Диатомеи: строители стеклянных замков

Уже на самых ранних этапах своей эволюции, более двухсот миллионов лет назад, диатомовые водоросли изобрели способ синтезировать клеточную стенку из кремния – второго по распространенности после кислорода химического элемента, чье содержание в земной коре достигает 30 %. То или иное применение кремнию нашли и другие группы организмов (губки, радиолярии, моллюски, хвощи и т. д.), однако никто из них не достиг в этом такого поразительного совершенства.

Сегодня эта процветающая группа одноклеточных фотосинтезирующих микроскопических организмов обжила буквально всю планету – в любом увлажненном освещенном месте можно обнаружить тот или иной вид. Еще более успешной, если не по численности, то по количеству переработанного кремния, эта группа была в геологическом прошлом, когда водная среда была еще богаче кремнием. Поскольку прочные панцири водорослей отлично сохраняются в течение миллионов лет, оседая на дне озер и океанов после отмирания клеток, нетленной памятью о великом прошлом диатомовых стали многометровые толщи осадков, представляющие собой подробную летопись истории водоемов, где они обитали. И сегодня диатомеи остаются главными первичными продуцентами озер, рек и океанов, используя для создания органического вещества почти четверть от глобального содержания двуокиси углерода (СО₂).

Современные знания о диатомовых водорослях базируются на описаниях видов, собранных практически во всех уголках земного шара. Бесчисленные исследования проведены учеными из разных стран Европы и Северной Америки, России, а в последние десятилетия и Японии. Образцы, собранные учеными собственноручно или с помощью коллег, сопровождаемые фотографиями, научными материалами и публикациями, хранятся в коллекциях музеев и институтов в Берлине, Вене, Антверпене, Стокгольме, Эдинбурге, Лондоне, Филадельфии... Материалы этих, некоторых весьма древних, собраний изучаются до сих пор, число же самих коллекций к сегодняшнему дню возросло многократно – немногие из обитающих на планете организмов обеспечены такой мощной информационной базой.

Итогом почти 200-летнего изучения диатомовых водорослей стало построение морфологической классификации водорослей. Может быть, ученые слишком увлеклись описанием структуры их клеточной стенки в ущерб изучению физиологии, биохимии и жизненного цикла, которые, как оказалось, варьируют в большей степени, чем считалось ранее. Сегодня же макро- и микропроцессы морфогенеза диатомей привлекают особенное внимание в связи с возможностями, которые они открывают для нанотехнологий.

Каково же значение диатомовых водорослей для человека? Уже то, что они играют исключительную роль в водных экосистемах всего земного шара – от ледовых морских сообществ Арктики и Антарктики до тропических мангровых лесов, и от горных ручьев до открытого океана – снимает необходимость в других ответах. Тем не менее многие материалы нашей публикации посвящены вопросам научного и практического применения этой замечательной группы организмов. Однако помимо утилитарной пользы одно лишь созерцание столь совершенных созданий природы доставляет несравнимое эстетическое удовольствие, не говоря уж о захватывающих дух событиях их клеточной биологии, которые можно увидеть, наблюдая за живыми клетками, и которыми мы с удовольствием делимся с нашими читателями.