В морских экосистемах макроводоросли находятся в тесной ассоциации с разнообразными эндофитами, эпифитами и эукариотическими паразитами. Механизмы такого инфицирования и природа взаимоотношений между эндофитными диатомеями и макроводорослями-хозяевами неизвестны. Учёные Национального научного центра морской биологии им. А.В. Жирмунского ДВО РАН (ННЦМБ ДВО РАН) суммировали все известные сведения, чтобы подробнее узнать о специфике их сосуществования, и пришли к выводу, что наиболее вероятной формой межвидовых взаимоотношений между эндофитными диатомовыми водорослями и их хозяевами является комменсализм, а не паразитизм. Работа опубликована в Russian Journal of Marine Biology.

«В наших знаниях о биологии и экологии эндофитных диатомей до сих пор существуют большие пробелы. Неизвестно, как строятся эти взаимодействия, как диатомовые заражают химически защищённые ткани макроводорослей, существует ли специфичность в отношении хозяина у разных видов диатомей, заселяют ли они хозяев повторно в каждом поколении хозяев, сохраняя свою автономность, или передаются следующему поколению хозяев вместе со спорами хозяина», — подчёркивают исследователи ННЦМБ ДВО РАН.

Термин «эндофитизм» описывает пространственные отношения между крупными растениями-хозяевами и микроскопическими организмами, которые живут, внедрившись в их ткани. На сегодняшний день известно всего 6 видов эндофитных диатомей, поселяющихся в тканях 7 видов макрофитов. В то время как в целом эндосимбиотический образ жизни не редок для диатомей, они могут жить внутри разных беспозвоночных: фораминифер, бескишечных червей–турбеллярий, губок, где их разнообразие значительно выше, говорится в исследовании.

Основываясь на немногочисленных сведениях об эндофитных диатомовых, а также, привлекая данные о симбиозе диатомей с макроводорослями, авторы попытались выяснить характер взаимоотношений эндофитных диатомей и макрофитов.

В частности, изучая механизм проникновения, учёные выяснили, что диатомеи, населяющие макроводоросли с полыми талломами, заполненными слизью, или с рыхлой нитчатой сердцевиной, по-видимому, проникают внутрь хозяина между коровыми нитями путём скользящих движений. Для проникновения в макроводоросли, покрытые полисахаридной слизью или с толстой кутикулой, возможен другой механизм, связанный со способностью диатомей выделять внеклеточные ферменты для гидролиза макромолекул полисахаридов. Таким образом они разрушают защитный поверхностный полисахаридный слой макроводорослей и проникают под кутикулу в более глубокие слои таллома.

Также учёные предположили, что союз приносит некую пользу — растение-хозяин может служить источником органических и минеральных веществ, необходимых для роста и развития диатомей, хотя специальные исследования обмена органическим веществом между диатомеями и макроводорослями не проводились. Кроме того, внутри водоросли-хозяина эндофиты защищены от хищников, например, растительноядных животных.

Учёные пришли к выводу, что взаимодействие между эндофитными диатомовыми водорослями и морскими макроводорослями не является и паразитизмом — формой экологических взаимоотношений, при которых паразиты всегда меньше хозяев, хотя бы часть своего питания получают от хозяев и наносят им вред. Все диатомовые, являющиеся истинными эндофитами макроводорослей, имеют хорошо развитые пигментные хлоропласты и богатые кремнеземом створки без признаков структурной редукции, и способны жить вне хозяев.

Не являются они также и взаимовыгодными (мутуалистическими), поскольку водоросли-хозяева не получают выгоды от этих взаимодействий.

«Наиболее вероятной формой межвидовых взаимоотношений между эндофитными диатомовыми водорослями и их хозяевами, скорее всего, является комменсализм. Возможно, что такой образ жизни является адаптацией некоторых видов к жизни в условиях недостатка питательных веществ вне хозяина или в условиях сильного пресса хищников, питающихся диатомеями», — заключают авторы статьи.

Источник: ННЦМБ ДВО РАН.