Американские ученые обнаружили аномально больших особей фитопланктона Pyrocystis noctiluca у берегов Гавайев. Оказалось, что клетки фитопланктона раздулись — меньше чем за 10 минут они в шесть раз увеличили объем организма. Расширение клеток является естественной частью клеточного цикла. Как только организм делится на две части, вакуоль — полость с клеточным соком — набирает в себя жидкость, менее плотную, чем морская вода. В результате обе клетки увеличиваются в размере и поднимаются вверх. Так планктон может оставаться на поверхности воды и участвовать в фотосинтезе. Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
В среднем фитопланктон тяжелее морской воды на 5–10%. Это значит, что если он хочет оставаться на поверхности воды для фотосинтеза, то ему нужно найти способ справиться с гравитацией и преодолеть расстояние в примерно 50 метров.
Американские ученые решили выяснить, как фитопланктон поднимается вверх в океане без специальных плавательных органов. На исследовательском судне у берегов Гавайев команда разместила сети и наткнулась на четырех особей фитопланктона Pyrocystis noctiluca, две из которых были аномально раздуты. Записав на видео функционирование планктона, исследователи поняли, что клетки планктона раздуваются — они увеличивают объем организма в шесть раз меньше чем за 10 минут. Чтобы проверить, как это сказывается на движении планктона, ученые поместили его в гравитационную машину.
«Гравитационная машина позволяет нам видеть отдельные клетки с субклеточным разрешением в бесконечной толще воды. Это немного похоже на колесо обозрения для мышей, но только для одной клетки. Размером с обеденную тарелку, оно самостоятельно вращается, поэтому клетка не знает, что она поднимается или опускается не в своей собственной системе отсчета», — объяснил Ману Пракаш, старший автор исследования из Стэнфордского университета, США.
С помощью контроля давления и плотности воды команда создала среду, имитирующую океанские глубины. Оказалось, что надутые клетки имеют меньшую плотность, чем окружающая их вода, что позволяет избежать притяжения ко дну и всплыть к поверхности. По словам ученых, расширение клеток — естественная часть клеточного цикла планктона. Как только организм делится на две части, вакуоль — полость с клеточным соком — набирает в себя жидкость, менее плотную, чем морская вода. В результате обе клетки значительно увеличиваются в размере и поднимаются вверх. Весь цикл занимает примерно семь дней, что совпадает с вертикальной миграцией планктона к поверхности для получения света и питательных веществ.
Также ученые разработали математическую модель, которая может быть обобщена и применена ко всему планктону в океане. Она объясняет, как наличие или отсутствие плавательных органов может повлиять на эволюцию организма.
«Все клетки из-за гравитации спускаются вниз, и если они или их последующее потомство не будут сопротивляться, они навсегда погрузятся на дно океана», — добавил Рахул Чаджва, первый автор исследования из Стэнфордского университета, США. В будущем команда планирует выяснить, как планктон использует свои биохимические свойства для регулирования плотности тела и перемещения вверх и вниз по толще воды.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
