Ученые выявили в московских прудах цианобактерии Microcystis aeruginosa, способные производить опасные токсины — микроцистины. Эти вещества могут накапливаться в воде при массовом размножении микроорганизмов, известном как «цветение воды», и представлять угрозу для здоровья людей и животных. Поскольку некоторые из исследуемых водоемов активно используются для купания и рыбалки, результаты исследования указывают на важность регулярного мониторинга таких «цветений» и контроля содержания цианотоксинов воде.
Цианобактерии — бактерии, способные фотосинтезировать, — населяют большинство водоемов мира и служат пищей для мелких ракообразных и рыб, а также источником кислорода. В определенных условиях, например, при длительной жаре и избытке питательных веществ в воде, эти микроорганизмы могут массово размножаться и вызывать цветение воды. При этом некоторые цианобактерии производят ядовитые для рыб, птиц и млекопитающих соединения — цианотоксины. Попадая в организм, эти вещества могут поражать нервную систему, печень, кожу и другие органы. Поэтому цветения токсин-продуцирующих видов необходимо отслеживать, особенно в рекреационных водоемах.
Специалисты из Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН и других научных организаций проанализировали образцы воды и донных отложений из 12 водоемов Москвы. Всего было выделено 20 штаммов цианобактерий. С помощью молекулярно-генетических методов и высокоточной хроматографии ученые установили, что два штамма Microcystis aeruginosa производят микроцистины.
«В большинстве исследований, проведенных в нашей стране, присутствие генов синтеза цианотоксинов и содержание этих веществ определяли в смешанной биомассе цианобактерий из природного образца. Наш подход отличается тем, что мы работаем со штаммами. Это позволяет точно установить продуцента цианотоксинов. При этом в ходе работы для всех штаммов мы получаем нуклеотидные последовательности или так называемый молекулярный “штрих-код”. По этому штрих-коду в дальнейшем можно достаточно точно оценить развитие и распространение токсичных видов при помощи современных подходов высокопроизводительного секвенирования или метабаркодинга», — рассказала 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.
Анализ показал, что значительную часть токсинов составляет микроцистин-лейцин-аргинин — одно из самых токсичных веществ в семействе микроцистинов. Один из токсичных штаммов был обнаружен в Мещерском пруду, популярном месте для купания.
«В обычных условиях эти микроорганизмы не создают никакой угрозы, но в случае массового размножения могут представлять некоторую опасность для здоровья людей. Поэтому результаты, полученные в нашем исследовании, послужат основой для разработки эффективной системы мониторинга, которая позволит быстро и точно выявлять токсин-продуцирующих цианобактерий в воде. В дальнейшем мы планируем оценить разнообразие цианобактерий и распространение токсичных и потенциально токсичных видов в водоемах города Москвы при помощи метабаркодинга. А все полученные в ходе этого этапа работы молекулярные штрих-коды станут основой расшифровки этих данных», — объяснила Е.М. Кезля.
Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда, его результаты опубликованы в журнале Toxins. В работе также участвовали специалисты МГУ имени М.В. Ломоносова, Санкт-Петербургского Федерального исследовательского центра РАН и других институтов.
Источник фото: пресс-служба Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН