В теплой воде хлорелла покидает хозяина-инфузорию

Фотосимбиоз, при котором фотосинтезирующие микроорганизмы живут внутри гетеротрофных хозяев, играет важную роль в водных экосистемах. В настоящее время температура мирового океана повышается, что особенно сильно влияет на его обитателей. Но влияние повышения температуры на фотосимбиоз тяжело изучать, так как обычно изменения происходят в течение длительного времени. Исследователи из Университет Эксетера проанализировали, как изменение температуры воды влияет на симбиоз гетеротрофной инфузории Paramecium bursaria и живущей внутри нее одноклеточной зеленой водоросли Chlorella spp. Эти организмы могут быстро расти в лабораторных условиях. Оказалось, что повышение температуры на 5°С коренным образом меняло характер их отношений: хлорелла покидала своего хозяина, формировала автономные популяции и изменяла свой азотный метаболизм.

Парамеции и хлореллы выращивали при трех разных температурах: умеренной (25°С), повышенной на 5°С и пониженной на 5°С на протяжении длительного периода времени (295 дней). При этом ученые отслеживали значения ряда параметров, таких как скорость роста культуры, количество симбионтов на клетку и скорость метаболизма. В результате долгого культивирования в более теплой среде оптимальная температура для роста культуры повышалась. Кроме того, при повышении температуры количество клеток симбионта внутри инфузорий уменьшалось.

Авторы работы также оценивали изменение температуры воды повлияло на метаболизм инфузорий и содержащихся внутри них хлорелл. При 30°С значения чистого фотосинтеза и эффективности использования углерода (то есть количества энергии, которую производят водоросли для хозяина, и способность связанных видов использовать эту энергию для роста) стремились к нулю. В то же время увеличивалась численность хлорелл, свободных от инфузорий. При умеренной температуре автономные симбионты предпочитали органические источники азота, а при повышении температуры «переключались» на неорганический азот.

Таким образом, повышение температуры воды ускоряло эволюцию симбионтов, хотя, как показал анализ нескольких проб, увеличение температуры иногда бывает губительным. Способность к быстрой адаптации к повышению температуры воды сближает фотосимбионтов с зооксантеллами, живущими в симбиозе с кораллами. Авторы также считают, что во многих случаях морской и пресноводный фитопланктон, как и фотобионты, могут противостоять глобальному потеплению эффективнее, чем считалось ранее.

У диатомовой водоросли обнаружен новый азотфиксирующий симбионт