Диатомеи в лаборатории стали расходовать внутренние запасы фосфора и заменять фосфорсодержащие жиры в клеточных мембранах на липиды без фосфора. Так клетки реагировали на сочетание повышенного CO₂ и нехватки фосфата. Международная команда под руководством исследователей Института рыбного хозяйства Жёлтого моря и Харбинского технологического института наблюдала за водорослью Thalassiosira pseudonana 880 дней, охватив более 1 000 поколений. Статья вышла 5 октября 2026 года в журнале Nature Geoscience; 7 октября о работе сообщил Phys.org.

Как клетки перераспределяли фосфор

Учёные выращивали диатомеи в четырёх режимах: при условиях, близких к современным, при низком содержании фосфата, при повышенном CO₂ и при сочетании повышенного CO₂ с нехваткой фосфата. Они отслеживали рост клеток, активность генов и химический состав.

В последнем режиме содержание органического фосфора относительно углерода со временем снизилось примерно на 26%. Анализ показал, что клетки расходовали запасы фосфора и увеличивали долю мембранных липидов, в которых этого элемента нет.

Снижение содержания фосфора было обратимым: когда исследователи меняли условия, клетки снова перераспределяли его. Это говорит о гибкой реакции на среду, а не о постоянной перестройке обмена веществ.

Что может измениться в пищевой цепи

Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот и клеточных мембран. Когда его мало, диатомея может заменить часть мембранных липидов и продолжить рост, но соотношение углерода и фосфора в её биомассе меняется.

Представим условную пищевую цепь: микроскопическое животное съедает такую диатомею. Количество водорослей может остаться прежним, но их потребитель получит пищу с другим соотношением углерода и фосфора. Сам по себе этот пример не означает, что вся пищевая цепь обязательно пострадает. Исследование не устанавливает, как именно перемена скажется на морских сообществах.

Лабораторные результаты сравнили с данными о природном фитопланктоне и прибрежных мезокосмах, ограниченных экспериментальных участках водной среды. В природных сообществах при низком содержании фосфата также обнаружили меньше органического фосфора при повышенном CO₂. Анализ глобальных данных активности генов выявил усиленную работу путей образования безфосфорных мембранных липидов в районах с высоким CO₂ и низким содержанием фосфата.

Что прогнозируют модели

Авторы также использовали модели земной системы для оценки изменений до 2100 года. В аннотации статьи указано прогнозируемое снижение содержания органического фосфора на 211% для сценария SSP2-4.5 и на 2 185% для SSP5-8.5. Это расчёт, а не наблюдение. Значение выше 100% выглядит необычно, а доступные сведения не объясняют, как его интерпретировать, поэтому эти цифры требуют осторожности.

Эксперимент проводили на одном виде диатомей. Авторы отмечают, что изменения обмена фосфора при закислении океана могут различаться у разных групп организмов. Сходство лабораторных результатов с данными из природы не доказывает, что такой эффект одинаков во всех морях. Последствия для пищевых сетей и круговорота фосфора остаются неясными. Тем, кто готовит собственную научную работу, может пригодиться услуга подготовки научной статьи.

Схема показывает, как сочетание повышенного CO₂ и нехватки фосфата меняет распределение фосфора в клетках диатомей и соотношение углерода и фосфора в их биомассе.

Фото: mkpstees / Pixabay