Учёные установили механизм, объясняющий массовую гибель цветущих цианобактерий в пресноводных водоёмах. Исследование опубликовано в журнале Science.
Вредоносные цветения водорослей, вызванные цианобактериями, становятся всё более частыми, масштабными и продолжительными из-за роста температур и увеличения стока питательных веществ. Парадоксально, но именно массовая гибель бактерий наносит наибольший вред: в процессе разложения они стремительно поглощают кислород из воды, удушая рыбу и других обитателей, а также выделяют токсины, отравляющие воду.
Исследователи проследили за гибелью цветения цианобактерий рода Microcystis в озере Дяньчи в Китае, измеряя уровни железа, маркеров окислительного стресса и проницаемости мембран. Им удалось установить цепочку событий: сначала в клетках накапливается железо, вызывая окислительный стресс; свободные радикалы запускают перекисное окисление липидов; повреждённые липиды в форме высокореактивных радикалов разрушают клеточные мембраны, создавая в них поры; наконец, мембраны разрываются, что ведёт к гибели клетки. Этот процесс — феррoptоз, ранее изученный на клетках животных, — впервые зафиксирован в цианобактериальных цветениях. При этом гибель клеток внутри колоний распространялась не случайно, а кластерами, по принципу «эффекта свидетеля» — от клетки к соседней клетке.
Авторы отмечают, что перекись водорода, уже применяемая для контроля цветений, может работать именно за счёт активации этого железозависимого механизма. В лабораторных экспериментах введение перекиси водорода спровоцировало резкий скачок уровней железа и свободных радикалов, запустив цепную реакцию. Учёные призывают изучить оптимальные дозировки и условия применения этого подхода для различных штаммов цианобактерий.
Исследование пока охватывает только один штамм — Microcystis, — тогда как природные цветения включают множество разных видов и микроорганизмов. Авторы планируют проверить, насколько универсален выявленный механизм для других цветообразующих видов.
