Они изучают простейших – одноклеточные эукариотические микроорганизмы, с особым интересом к гетеротрофным видам. Для научного сотрудника ИКВС РАН, аспирантки Юлии Миндолиной это стало темой диссертационного исследования. В ее задачу входит тщательный анализ состава простейших в пяти водоемах, два из которых уже удостоились подробных списков, нескольких публикаций, и еще две статьи готовы к печати. Это озеро Трехцветное в Пеккелинской губе и лагуна под названием «озеро Кисло-Сладкое» на северном берегу полуострова Киндо в 1,5 км от биостанции. Эти озера образовались в результате подъема берега Белого моря и находятся на разных стадиях отделения от моря. Они интересны тем, что состоят из слоев воды с разной соленостью: внизу располагается морская вода, сохранившаяся там со времен, когда водоем соединялся с морем, а наверху – пресная (в оз. Трехцветное), или солоноватая (как Кисло-Сладком), а бывает, что внизу вода с соленостью, превышающей беломорскую, а вверху – обычная морская вода. Из-за различий в солености, а, соответственно, и в плотности воды, эти слои не перемешиваются, и слоистая структура сохраняется многие годы, столетия и даже тысячелетия. В нижней части водоема из-за застоя отсутствует кислород и накапливается сероводород, который вырабатывают бактерии, восстанавливающие сульфат до сульфида.
В каждом слое – свое экологическое сообщество, видовой состав которого зависит не только от солености воды. Большое значение имеет термический режим: чем глубже, тем слабее суточные и сезонные колебания температуры, а возле самого дна температура всегда одинакова. Например, в озере Трехцветное ниже глубины 4 м всегда +6 градусов по Цельсию, даже долгой полярной зимой, когда водоем покрыт льдом. Имеет значение и отсутствие течений, и кислородный режим, а особенно – существование бескислородной зоны, где много сероводорода, ядовитого для большинства обитателей нашей планеты, но, оказывается, не для всех.
Протисты, особенно гетеротрофные – слабо исследованный компонент биосферы. Их трудно изучать, и не только потому, что они микроскопические, но и из-за отсутствия надежных определителей, а многие еще даже не описаны, поскольку не попадались на глаза ученым. Не удивительно, что специалистов по этой группе очень мало, и не только в нашей стране, но и во всем мире. Можно с уверенностью сказать, что беломорским меромиктическом водоемам очень повезло. И Беломорской биостанции МГУ тоже: оренбургские протистологи существенно пополнили базу данных о видах, встреченных в ее окрестностях — Каталог биоты ББС МГУ. Он был составлен в 2008 году, первоначально включал 6 тыс. видов, и с тех пор понемногу пополняется одновременно на русском языке и на английском.
В этом году в рамках проекта «Таксономическая и функциональная характеристика сообществ прокариотических и эукариотических микроорганизмов в отделяющихся от Белого моря стратифицированных водоемах», поддержанного Российским научным фондом (грант № 24-24-00008; https://rscf.ru/project/24-24-00008/), подведены первые итоги переписи протистов в двух отделяющихся от моря водоемах, в результате чего Каталог пополнился 96 видами, которых раньше в этом районе не встречали. Больше половины новых записей (64 вида) – из озера Трехцветное, 22 вида – из озера Кисло-Сладкое, еще 9 видов были найдены в обоих озерах, и один вид был найден морской лагуне на Зеленом мысе – третьем водоеме, для которого списки видов еще не полные. Это солнечник Cernunnos arctica Mindolina, Plotnikov et Gerasimova 2023, новый для науки, и лагуна теперь стала местом особой значимости, откуда он был впервые описан, то есть типовое место обитания.
49 видов, найденных в оз. Трехцветное, раньше не встречали не только в этом районе, но и во всем Белом море. 29 видов – автотрофные, и 20 – гетеротрофные. Самое большое число новых для Белого моря видов (21 вид) добавилось к золотистым водорослям – трудной для систематиков группе, потому что их идентификация проводится по чешуйкам, которые можно рассмотреть только под электронным микроскопом, или покоящихся спор-стоматоцист, а культивировать их сложно. Используя мощную микроскопическую базу Беломорской биостанции МГУ, оснащённую световым, флуоресцентным и сканирующим электронным микроскопами, Юлия работала со свежеотобранным материалом. Далее, по возвращению в Оренбург, исследования продолжились: в ЦКП «Персистенция микроорганизмов» ИКВС УрО РАН были изучены накопительные культуры на световых микроскопах с ДИК- и фазово-контрастными объективами, а Образовательном центре выявления и поддержки одаренных детей «Гагарин» — фиксированные образцы на сканирующем электронном микроскопе. Такой многоэтапный анализ позволил получить уникальные изображения целых клеток протистов и их чешуек, что стало ключом к точной видовой идентификации.
Вторая по вкладу в биоразнообразие группа — диатомовые водоросли, из которых новыми для Белого моря оказались 16 видов. В их определении на помощь пришли альгологи из МГУ, хорошо знакомые с беломорским фитопланктоном: доцент кафедры общей экологии и гидробиологии Ирина Георгиевна Радченко и аспирантка Дарья Иванова.
Беломорские зеленые водоросли пополнились пятью видами, а фауна гетеротрофных простейших Cercozoa — четырьмя: солнечником Pterocystis striata, амёбой Pompholyxophrys stellata, имеющей на поверхности клетки чешуйки из кремнезёма, и бесцветными жгутиконосцами Bodo minimus и Paramastix conifer.
Сероводородная зона тоже порадовала: во всех водоемах там обнаружили анаэробных жгутиконосцев Carpediemonas membranifera. У этих удивительных созданий вместо митохондрий гидрогеносомы ‒ мембранные органеллы, которые синтезируют АТФ в отсутствие кислорода, что сопровождается выделением водорода.
Результаты изучения микроорганизмов с помощью микроскопии шаг за шагом соотносят с данными метагеномного анализа, что приносит двойную пользу: в базу генетических данных вносят последовательности достоверно определенных видов, а некоторые виды, в определении которых оставались сомнения, получают молекулярно-генетическое подтверждение.
Теперь, обладая выверенными списками, можно анализировать, как отдельные виды распределяются по слоям воды с разными условиями обитания, как организовано сообщество протистов в пространстве, делать предположения относительно пищевых взаимоотношений, и следить, меняется ли население отдельных слоев в разные годы, учитывая, что гидрологическая структура меромиктического озера всегда неизменна.
Автор: Елена Дмитриевна Краснова, кбн. снс ББС МГУ
