Что находится в сумеречной зоне Мирового океана
Ученые из Саудовской Аравии и Испании провели крупнейшее исследование ДНК Мирового океана. В ходе него было найдено огромное количество подводных грибов, растущих в сумеречной зоне в экстремальных условиях. По словам экспертов, они могут стать основой для новых лекарств, которые по силе сравнятся с пенициллином. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Science.
- На глубине от 200 до 1000 метров ниже поверхности океана находится так называемая сумеречная зона, которая служит домом для множества организмов и животных. Например, для акул-фонариков и китообразных акул, имеющих огромные глаза и светящуюся биолюминесцентную кожу.
- «Пенициллин — это антибиотик, который первоначально был получен из грибка под названием Penicillium, поэтому мы могли бы найти что-то похожее и среди морских грибов», — отметил Фабио Фаворетто, научный сотрудник Института океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего.
- Он добавил, что для сумеречной зоны характерны высокое давление, недостаток света и низкие температуры. По мнению Фаворетто, в столь экстремальных условиях грибы могут обладать уникальными биохимическими свойствами.
- Морской биолог и ведущий автор исследования Элиза Лайоло отметила, что была удивлена, что в сумеречной зоне океана есть так много грибов. «Некоторые признаки этого [изобилия грибов на таком уровне] были и раньше, так что это еще один кусочек головоломки».
Почему океанологи заинтересовались морскими грибами
- Пенициллин — известный антибиотик, который обладает широким антимикробным действием. К сегодняшнему дню он стал эффективным лекарством против сифилиса, гангрены и инфекций, вызываемых стафилококками и стрептококками. Его получают из некоторых видов плесневого грибка рода Penicillium.
- В связи с этим потенциальные полезные свойства морских грибов привлекают внимание океанологов со всего мира. Эти организмы сложно исследовать из-за их маленького размера (можно сравнить с бактериями) и отсутствия отличительных на глаз признаков. Поэтому для их изучения ученые вынуждены анализировать всю ДНК, которая есть в морской воде, и выделять из нее геном грибов.
Морские грибы активно используют в биотехнологиях. Из них можно выделять ценные вещества: новые виды антибиотиков или средства для борьбы с болезнями аквакультур. Есть морские грибы, способные перерабатывать полиэтилен и поглощать нефть.
Ольга Коновалова
океанолог
- Сектор морской биотехнологии, который опирается на океанские организмы и их гены, оценивается в $6 млрд. Ожидается, что к 2032 году показатель почти удвоится.
- Также морские грибы разлагают все органические вещества в воде, включая мертвых животных и водоросли. Эти микроорганизмы выступают в качестве важного звена во всей океанической экосистеме, обеспечивая ее устойчивость. В морях более теплых регионов грибы контролируют численность различных морских обитателей.
- Примечательно, что рост интереса к изучению морских грибов в последние годы носит взрывной характер: большинство работ на эту тему опубликовано после 2010 года.
Как ученые создали крупнейший генетический каталог морских микроорганизмов
Ученые, которые провели анализ ДНК океана, сумели составить самый крупный и подробный каталог морских микробов KMAP.
- Исследователи преодолели барьеры, которые ранее препятствовали созданию полного атласа жизни океана. В частности, речь идет о появлении технологии секвенирования ДНК, которая теперь позволяет изучить большинство морских организмов в лаборатории. Для идентификации существ достаточно лишь проб воды и отложений.
- Кроме того, благодаря новейшим вычислительным мощностям и инструментам искусственного интеллекта (ИИ) ученые смогли быстро проанализировать огромные объемы данных.
- С помощью ИИ ученые просканировали ДНК из 2102 образцов с разных глубин и идентифицировали 317,5 млн групп генов. Более половины из них можно классифицировать по функциям и типу организма.
Глобальный каталог океанских генов KMAP 1.0 — это шаг к пониманию всего разнообразия океана, содержащий более 317 млн групп генов морских организмов со всего мира. Каталог посвящен морским микробам, которые значительно влияют на здоровье океана, климат Земли и, как следствие, жизнь людей.
Элиза Лайоло
- Так, каталог уже помог обнаружить разницу в микробной активности в толще воды и на дне океана. Ожидается, что подобные открытия дадут ученым понять, как микробы в разных средах обитания формируют экосистемы, способствуют оздоровлению океана и влияют на климат.
Кто обладает правом на морские генетические ресурсы
Ученые предупреждают, что человечеству грозят трудности, связанные с правами на владение морскими генами и «распределением выгод», которые они приносят.
- Особенно остро эта проблема стоит для стран Глобального Юга, почти не имеющих доступа к секвенированию генов и аналитическим суперкомпьютерам. «В настоящее время 10 стран владеют 90% патентов на морские гены, а выгоды не распределяются», — сказал Карлос Дуарте, профессор морских наук и старший автор исследования.
- Однако постепенно в правила владения вносятся изменения. «С октября прошлого года вступил в силу новый договор, согласно которому тот, кто открывает морской ген, становится его владельцем, — отмечает Дуарте. — Но они должны делиться выгодами. Проблема в том, что неясно, как будет происходить их разделение».
Фото обложки: Alexis Rosenfeld / Unesc