Ученые научились селекции клеток фототрофов

В природе фототрофы, или организмы, использующие свет для получения энергии, вынуждены постоянно адаптировать свою физиологию для оптимального использования доступных ресурсов. Однако не все фотосинтезирующие организмы одинаково эффективны в подобной физиологической настройке, и там, где одни погибают от экстремальных температур, другие выживают и продолжают рост.

Люди уже тысячелетиями используют преимущества этой фенотипической гетерогенности в сельском хозяйстве: селективное разведение более устойчивых или продуктивных фенотипов растений привело к появлению множества современных сортов сельскохозяйственных культур, в значительной мере поддержавших прогресс цивилизации. Однако в то время как микроводоросли и цианобактерии обладают схожим потенциалом для производства биоэнергии и биосинтеза продуктов питания и химикатов, до сих пор инструменты для их отбора были весьма громоздки. Новая микрофлюидная технология «ФеноЧип» (PhenoChip), разработанная учеными из Швеции, Дании и Швейцарии, позволит легче идентифицировать и отбирать одноклеточные фототрофы в соответствующих средах.

«Подобно тому, как наши предки выбирали более устойчивые к засухе сорта растений, мы можем выбирать и размножать отдельные фенотипы и начать задавать фундаментальные вопросы. Какой механизм вызывает появление этого фенотипа? Сохраняется ли он на протяжении многих поколений? Можем ли мы использовать его для получения повышенной урожайности биомассы для применения в биотехнологиях или для отбора устойчивых фенотипов в естественной среде?», — говорит один из авторов работы, доцент кафедры экотоксикологии Уппсальского университета Ларс Берендт (Lars Behrendt).

Ученые применили новую технологию на одиночных клетках, жизненно важных для здорового развития коралловых рифов, страдающих сегодня от изменений климата. Они подвергли клетки кораллового симбионта Symbiodinium термической и химической обработкам, имитируя факторы, приводящие к началу обесцвечивания кораллов. В итоге исследователям удалось идентифицировать одиночные клетки с повышенной устойчивостью к повышающимся температурам и определенными фенотипами на несколько поколений вперед. В будущем такая селекция позволит использовать генетически модифицированные симбионты для смягчения угроз кораллам со стороны изменяющейся температуры поверхности морей и других факторов. Считается, что новая технология также может найти широкое применение в промышленности и лучшем понимании экосистем.

Источник: EurekAlert!