Стивен Вильгельм, профессор микробиологии Кеннета и Блэра Моссман вместе с аспирантами UT Джошуа Стоу и Лорен Краусфельдт работали с командой из 25 исследователей, чтобы изучить физиологические особенности Microcystis, цианобактериального организма, ответственного за цветение водорослей в озере Эри. . Они обнаружили, что это соответствовало цветению водорослей в 2012 и 2013 годах, за исключением одного — у клеток Microcystis была вирусная инфекция. Обычно токсины от цветения водорослей задерживаются внутри клетки до тех пор, пока она не погибнет.
Но вирусные инфекции могут вызвать разрушение клеток, просачивание токсина в воду, а затем в водозаборные трубы и очистные сооружения.Вирусы, проанализированные в исследовании, заражают только бактерии и не заражают людей.
«Исследование меняет наши представления о том, как токсин перемещается по водным системам и попадает в водные ресурсы, — сказал Вильгельм, работавший на озере Эри с 1997 года. — Это может помочь нам понять, как эти организмы сохраняются в природе».Исследование было недавно опубликовано в журнале Environmental Science and Technology.Соавторы включают Морган Стеффен из Университета Джеймса Мэдисона, которая начала работу, когда переходила из докторантуры по микробиологии в UT; Тим Дэвис из Лаборатории экологических исследований Великих озер Национального управления океанических и атмосферных исследований; Майкл Маккей из государственного университета Боулинг-Грин; и Грегори Дик из Мичиганского университета.
Ученые задокументировали вирусную инфекцию, секвенировав РНК из образцов воды Толедо. Они использовали компьютерные математические модели, чтобы смоделировать, как цветение водорослей перемещается в воде: спутниковые снимки использовались, чтобы точно определить, где цветы были расположены в определенные дни, а компьютерные модели заполняли промежутки между ними.«Самое важное, что мы узнаем, — это то, что существуют растворенные и твердые источники токсина», — сказал Вильгельм. «Исторически мы думаем, что токсин застрял в клетке.
В этом исследовании мы определили способ перехода токсина из твердых частиц в растворенную фазу».«Твердые частицы» — это термин, используемый для описания чего-либо большего, чем ячейка, то есть того, что обычно собирается на фильтре. Он считается растворенным, если он может проскользнуть через фильтр.
По словам Вильгельма, это открытие оправдывает необходимость для ученых и муниципалитетов контролировать токсин иначе, чем они делали это традиционно — глядя на растворенную или бесклеточную фазу, а не только на стадию твердых частиц. Это позволит органам управления водными ресурсами лучше обнаруживать токсин до того, как он распространится через систему водоснабжения.«Есть способы сделать растворенную фазу, но они громоздки и обычно не используются большинством контролирующих агентств», — сказал он. «Это исследование подчеркивает необходимость этого».Следующие шаги включают изучение того, играют ли вирусные инфекции роль в контроле популяции токсичных водорослей, и продолжение исследований питательных веществ, которые эти клетки используют для роста.
Ученые уже сделали новое наблюдение в этом исследовании, подтверждающее, что клетки использовали мочевину в качестве источника азота.«Это заставляет нас пересмотреть то, как питательные вещества могут формировать микробные сообщества», — сказал Вильгельм.Исследователи все еще пытаются понять, почему цветение водорослей резко увеличилось с 1990-х годов в водоемах по всей стране и во всем мире.
«Цветение водорослей становится все более интенсивным, серьезным и частым, и мы пытаемся понять, почему», — сказал Вильгельм. «Это исследование — еще одна часть головоломки».