Scienty

Фото: img.freepik.com

Ученые выявили в московских прудах цианобактерии Microcystis aeruginosa, некоторые из них способны вырабатывать опасные токсины – микроцистины. Эти вещества могут скапливаться в воде при интенсивном размножении микроорганизмов, известном как «цветение воды», что представляет опасность для здоровья людей и животных. Учитывая, что некоторые из исследованных водоемов активно используются для купания и рыбалки, результаты исследования подчеркивают необходимость регулярного наблюдения за такими «цветениями» и контроля концентрации цианотоксинов в воде.

Цианобактерии, обладающие способностью к фотосинтезу, распространены практически во всех водоемах планеты. Они являются пищей для мелких ракообразных и рыб, а также участвуют в образовании кислорода. В некоторых случаях, таких как продолжительная жара и избыток питательных веществ в воде, эти микроорганизмы могут интенсивно размножаться, что приводит к массовому цветению воды. Некоторые виды цианобактерий способны синтезировать токсичные вещества – цианотоксины, представляющие опасность для рыб, птиц и млекопитающих. Эти соединения, попадая в организм, могут оказывать негативное воздействие на нервную систему, печень, кожу и другие органы. Поэтому необходимо контролировать цветение водорослей, продуцирующих токсины, особенно в водоемах, предназначенных для отдыха и рекреации.

Ученые из Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН и других научных учреждений провели анализ проб воды и донных осадков, взятых из двенадцати московских водоемов. В ходе исследования было выявлено двадцать штаммов цианобактерий. При помощи молекулярно-генетических методов и высокоточной хроматографии исследователи определили, что два штамма Microcystis aeruginosa производят микроцистины.

«В большинстве отечественных исследований наличие генов, ответственных за синтез цианотоксинов, и концентрация этих веществ определялись непосредственно в природной смеси цианобактерий. Наша методика отличается тем, что мы используем чистые культуры штаммов. Это позволяет с уверенностью идентифицировать продуцента цианотоксинов. В процессе работы для каждого штамма мы определяем нуклеотидные последовательности, которые можно назвать молекулярным “штрих-кодом”. С помощью этого штрих-кода в будущем можно достаточно точно оценить распространение и развитие токсичных видов, используя современные методы высокопроизводительного секвенирования или метабаркодинга, – сообщила корреспонденту «Научной России» руководитель проекта, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной систематики водных растений Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН Елена Михайловна Кезля.

Согласно проведенному анализу, значительную долю токсичных соединений формирует микроцистин-лейцин-аргинин, являющийся одним из наиболее опасных веществ в группе микроцистинов. Токсичный штамм был выявлен в Мещерском пруду, который является излюбленным местом для отдыхающих.

«Обычно эти микроорганизмы не представляют опасности, однако при интенсивном размножении способны нанести вред здоровью людей. Поэтому результаты нашей работы лягут в основу создания действенной системы мониторинга, позволяющей оперативно и достоверно определять наличие цианобактерий, вырабатывающих токсин, в воде. В перспективе мы намерены оценить видовое разнообразие цианобактерий и распространение токсичных и потенциально токсичных видов в водоемах Москвы с использованием метабаркодинга. Полученные на данном этапе работы молекулярные штрих-коды позволят расшифровать эти данные, как отметила Е.М. Кезля.

Работа была осуществлена при финансовой поддержке Российского научного фонда, а её итоги нашли отражение в публикации в журнале Toxins. В реализации проекта также были задействованы эксперты из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, Санкт-Петербургского Федерального исследовательского центра РАН и ряда других научных учреждений.