Израильские ученые выяснили, зачем цианобактерии выделяют токсичные вещества и как им удается вызывать массовое цветение воды. Оказывается, таким способом они уничтожают конкурентов, не давая тем усваивать фосфор.
Каждый год во многих областях океана и в пресных водоемах ученые наблюдают, как зацветает вода. Цветение вызвано быстрым размножением цианобактерий. Например, в июле этого года в Балтийском море цианобактерии образовали гигантское пятно длиной более 1,6 тыс. км, а шириной 190 км. Самое неприятное, что цветущая вода опасна для человека. Выделяемые цианобактериями вещества вызывают заболевания кожи, печени, нервной системы.
Загадка Галилейского моря
Считалось, что вспышки численности цианобактерий связаны с повышенным содержанием питательных элементов в водоемах (в основном фосфора и азота), которые попадают туда со сточными водами. Правда, по словам специалистов, даже если концентрация элементов уменьшается, вода цвести не прекращает. Ученые из Еврейского университета в Иерусалиме под руководством аспиранта Бар-Йозефа (Yehonatan Bar-Yosef) на страницах журнала Current Biology предлагают новое объяснение этому явлению. Они изучали цветение воды в знаменитом пресноводном Тавериадском озере (Галилейское море или озеро Китерет), расположенном на северо-востоке Израиля. Впервые цветение воды в озере было замечено в 1994 году и с тех пор повторяется каждое лето. А поскольку Тавериадское озеро – источник трети всей пресной воды Израиля, а побережье этого озера – курортная зона, то цветущая вода вызвала серьезное беспокойство израильтян.
Токсин, уничтожающий конкурентов
По словам ученых, цветение вызывает цианобактерия Aphanizomenon ovalisporum. Правда, почему в определенный период эти водоросли начинают так быстро размножаться и захватывать все новые территории, оставалось непонятным. Как говорит Бар-Йозеф, все дело в том, что, как показало их исследование, водоросли Aphanizomenon используют особую тактику для уничтожения конкурентов – других многочисленных микроорганизмов и водорослей, обитающих в воде рядом с ними. Как объясняют ученые, рибосомы Aphanizomenon с помощью определенных ферментов синтезируют цилиндроспермопсин. Это вещество относится к группе гепатотоксинов. Если с водой это вещество попадет в организм человека, то оно накапливается в печени. А в большом количестве или при длительном воздействии клетки печени начинают разрушаться.
Однако, как объясняют ученые, синтезируя токсичный цилиндроспермопсин, цианобактерии борются вовсе не с человеком. Как показали исследования Бар-Йозефа, выделяемые цианобактериями вещества снижают способность других видов фитопланктона усваивать фосфор. В результате такого физиологического голода все конкуренты цианобактерий Aphanizomenon погибают. Естественно, добавляют ученые, на сами цианобактерии их собственные токсины не действуют, поэтому недостатка в фосфоре они не испытывают и успешно занимают освободившиеся экологические ниши.
