№02 февраль 2023

Портал функционирует при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций.

Бурые водоросли загоняют углекислый газ в слизь

Полисахариды, которыми покрыты бурые водоросли, запирают в себе углекислый газ прочно и надолго.

Глобальное потепление, в котором мы имеем несчастье жить, началось из-за повышенного содержания в атмосфере парниковых газов — во всяком случае, так обстоят дела по одной из самых популярных «гипотез-теорий» на сей счёт. Парниковые газы — это углекислый газ, метан и некоторые другие; наибольшее внимание привлекает углекислый газ, поскольку его активное накопление связывают с человеческой деятельностью — он образуется при сжигании ископаемого топлива, он есть в промышленных выбросах и т. д. Множество исследователей по всему миру думают о том, как сократить уровень СО2 в атмосфере. Собственно, выхода тут два — меньше его производить, а уже произведённый как-то вывести из воздуха, связать его в такие соединения, из которых СО2 будет очень трудно вернуться обратно в атмосферу.

Бурые водоросли на прибрежных камнях. (Фото: Max Planck Institute for Marine Microbiology)

Сотрудники Института микробиологии моря Общества Макса Планка предлагают в связи с этим обратить внимание на бурые водоросли. Как все водоросли и растения, они умеют в реакциях фотосинтеза складывать сложные органические молекулы из углекислого газа. И среди разных прочих молекул бурые водоросли создают так называемые фукоиданы — полисахариды, составленные из множества модифицированных простых углеводов. Основной углевод, из которых состоят фукоиданы, называется фукозой, откуда и общее название. Бурые водоросли выделяют фукоиданы наружу, и те покрывают их тонким защитным слоем слизи.

Биологи и химики достаточно давно описали водорослевые фукоиданы. Считается, что именно им водоросли обязаны многими лечебными свойствами. Действительно, бурые водоросли с медицинскими целями использовали как минимум с античных времён. Сейчас существует масса исследований, посвящённых противоопухолевым, противовоспалительным, антибактериальным, антивирусным и разным другим полезным эффектам от фукоиданов (хотя, надо заметить, трудно найти какое-то природное вещество, в котором не пытались бы найти природное лекарство от всего сразу).

При этом с химической точки зрения фукоиданы до сих пор остаются во многом загадочными: они получаются у бурых водорослей слишком разнообразными, и их молекулярная структура слишком сложна. Их сложность представляет проблему не только для исследователей, но и для тех, кто хотел бы их съесть — в том смысле, что никакой питательной пользы из фукоиданов никто извлечь не может. Поэтому они никому не интересны, а это значит, что углерод в них оказывается заперт надолго: если водоросль умрёт, она останется лежать на дне, покрытая слоем фукоидановой слизи — в морской воде фукоиданы остаются довольно стабильными. Если же водоросль кто-то съест, то фукоиданы останутся непереваренными.

При этом бурые водоросли исключительно продуктивны, то есть очень быстро растут и быстро производят всё новую и новую органику. И сейчас исследователи проделали следующее: они посчитали, сколько углерода бурые водоросли могут запереть в фукоиданах за год. Как было сказано, структура фукоиданов сложна и во многом непонятна, однако авторы работы разработали метод, который позволяет сопоставить количество фукоиданов с количеством потраченного на них углерода, не вдаваясь в лишние молекулярные подробности.

Расчёты проделывали не для всех вообще бурых водорослей, растущих по всему миру, а только для одного вида — фукуса пузырчатого (Fucus vesiculosus), и только для одной его популяции, обитающей на побережье Финского залива в районе одной из биостанций Хельсинского университета. В статье в PNAS исследователи пишут, что местные водоросли фукуса за год связывают в фукоиданы 0,15 гигатонн углерода, что соответствует 0,55 гигатонн СО2. Это больше половины того, что вся Германия выбрасывает за год — а выбрасывает она 0,74 гигатонн СО2. То есть бурые водоросли оказались очень хорошими поглотителями углекислого газа, особенно если учесть, как говорят авторы работы, что в их фукоиданах углерод может оставаться без движения сотни и тысячи лет.

В перспективе хорошо бы оценить СО2-поглотительную способность и для других видов бурых водорослей, растущих в разных местах — их эффективность может сильно зависеть от конкретных экологических условий. Может быть, если мы хотим как можно быстрее понизить уровень углекислого газа в атмосфере, имеет смысл создать СО2-поглощающие фабрики с бурыми водорослями, которые, кстати, можно ещё как-то модифицировать для пущей эффективности.

Автор: Кирилл Стасевич


Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie на вашем устройстве. Подробнее