Водоросли с глубиномером

Диатомовые водоросли измеряют глубину по синему свету

Чем глубже мы опускаемся в океан, тем тусклее становится свет. У света не просто слабеет интенсивность, у него также меняется спектр – чем глубже, тем больше в нём будет оставаться красных и зелёных волн. Этим пользуются диатомовые водоросли, чтобы понять, на какой глубине они находятся. Их глубиномер – фоточувствительный белок фитохром, точнее, один из многочисленного семейства фитохромов. Они есть у растений, у водорослей, у некоторых бактерий, способных к фотосинтезу. Обычно молекула фитохрома ловит красный свет, переходя в активное состояние. В этом состоянии она посылает разные молекулярные сигналы, пока её не отключит свет из дальней красной области. Однако у диатомовых всё происходит иначе: их фитохром активируется при синем и зелёном свете малой интенсивности, то есть когда водоросль опускается на глубину в несколько метров. У поверхности активность диатомового фитохрома подавляют интенсивные световые волны из других частей спектра.

Если водоросль оказалась на глубине, где мало света, значит, интенсивность фотосинтеза у неё упадёт. С другой стороны, фотосинтетический аппарат в целом достаточно гибок, чтобы приспосабливаться под разные условия. Активированный фитохром как раз помогает водорослям приспособить свой фотосинтез к слабой освещённости. Когда фитохром у диатомовых искусственно отключали, то их фотосинтез слабел с уменьшением интенсивности света. У обычных водорослей с работающим фитохромом продуктивность фотосинтеза оставалась сравнительно высокой.

В статье в Nature, где описаны особенности диатомовых фитохромов говорится, что они есть не у всех диатомовых водорослей, а у тех, которые обитают в умеренных и полярных широтах. Толща воды там сильнее перемешивается, подчиняясь сезонным климатическим изменениям, и водорослям приходится как-то с этим справляться. В тропических широтах вода не так сильно движется снизу вверх и сверху вниз, и водорослям не нужно приспосабливаться к разным режимам освещённости.