Микроскопические организмы часто недооцениваются, однако некоторые из них способны не только выживать в экстремальных условиях, но и активно влиять на окружающую среду. Яркий тому пример — ледниковые водоросли, которые за сотни миллионов лет эволюции адаптировались к жизни на ледниках и теперь играют важную роль в их таянии.
Международная команда ученых из Великобритании и Канады провела масштабное исследование, результаты которого бросают вызов устоявшимся представлениям об эволюции. Изучив геном пурпурных ледниковых водорослей Ancylonema nordenskiöldii, исследователи выяснили, когда и как у этих организмов появились уникальные приспособления для весьма комфортного проживания во льдах.
Оказалось, что ключевую роль в адаптации водорослей сыграли новые гены, ответственные за производство пигмента пурпурогаллина. Этот пигмент выполняет функцию «солнцезащитного крема», защищая клетки от ультрафиолетового и видимого излучений. Кроме того, он помогает водорослям переносить низкие температуры и высыхание — типичные особенности ледниковой среды.
Ученые также обнаружили гены, повышающие устойчивость водорослей к свету и улучшающие механизмы восстановления после солнечных повреждений. Эти адаптации крайне важны для выживания в ярко освещенной открытой среде ледников.
Интересно, что ледниковые водоросли эволюционировали относительно недавно — примерно 520-455 миллионов лет назад. Это означает, что их появление не связано с периодом «Земли-снежка» в эпоху криогения* (720-635 миллионов лет назад), как предполагалось ранее. Вероятно, адаптация произошла в ответ на более поздние оледенения.
*Криогений — геологическая эпоха, которая считается одной из самых холодных в истории Земли. В это время наша планета была покрыта толстым слоем льда, практически от полюса до полюса.
Примечательно, что общий предок ледниковых водорослей и наземных растений был многоклеточным организмом. Однако в ходе эволюции ледниковые водоросли утратили способность формировать сложные многоклеточные структуры, что противоречит распространенной гипотезе о постепенном усложнении организмов. Вместо этого они стали проще, но при этом обрели уникальные свойства для выживания в экстремальных условиях.
Несмотря на свои микроскопические размеры, ледниковые водоросли оказывают значительное влияние на таяние ледников. Их пурпурные колонии затемняют поверхность льда, ускоряя процесс таяния. Например, в 2016 году на Гренландском ледяном щите рост водорослей привел к дополнительному стоку 4400-6000 миллионов тонн воды.
Понимание эволюционного пути и механизмов адаптации ледниковых водорослей имеет большое значение для прогнозирования будущего ледяных экосистем в условиях изменения климата. Эти крошечные организмы наглядно демонстрируют, что эволюция не всегда идет по пути усложнения, а иногда наоборот — упрощение и специализация могут стать ключом к выживанию и процветанию в самых суровых уголках Земли.
Читайте также: Как появилась нефть?
