Микроскопические эукариоты — организмы, клетки которых содержат ядро, — включают одноклеточные водоросли, амёб и множество других микроскопических существ. Они играют важную роль в пресноводных экосистемах: участвуют в производстве органического вещества, питаются бактериями и сами служат пищей для мелких животных, которыми кормятся рыбы.
Однако изучать это разнообразие традиционными методами сложно. Исследователи десятилетиями подсчитывали организмы под микроскопом, а внешне похожие виды при этом могли оставаться неразличимыми. Генетический анализ позволяет точнее определять их принадлежность.
Команда реконструировала около 20 тыс. митохондриальных геномов, представляющих примерно 3660 видов. Митохондрии — клеточные структуры, которые обеспечивают большую часть выработки энергии. Их геномы сравнительно невелики и могут служить удобным инструментом для различения близкородственных организмов.
Для нескольких групп водорослей и родственных организмов исследователи выявили в шесть и более чем в 20 раз больше видов, чем содержат ведущие справочные геномные базы. При этом менее 5% реконструированных геномов удалось отнести к известным родам, а около 750 видов не удалось сопоставить ни с одной известной группой.
Это не означает, что все они официально признаны новыми для науки видами: результат прежде всего показывает, насколько неполны существующие генетические справочники.
Метод основан на анализе всей ДНК, содержащейся в пробе воды, а не только генетических маркеров заранее выбранных организмов. После фильтрации образца исследователи секвенируют собранный генетический материал, выделяют последовательности митохондриальной ДНК и восстанавливают геномы с помощью вычислительных методов.
Авторы также установили порог генетического сходства в 98,1% для разграничения видов по митохондриальным геномам. Это позволяет сопоставлять результаты исследований разных водоёмов, сезонов и регионов.
В перспективе атлас поможет быстрее выявлять изменения в сообществах микроскопических организмов и совершенствовать мониторинг качества воды. Например, некоторые виды водорослей способны образовывать токсичные цветения. В 2022 году цветение токсичной микроводоросли в реке Одер на границе Германии и Польши привело к гибели около 360 тонн рыбы.
Генетический мониторинг потенциально позволит обнаруживать опасные изменения раньше, чем они станут заметны по массовой гибели животных или другим внешним признакам. Однако для практического применения метода ещё предстоит проверить его эффективность в системах регулярного наблюдения.
Созданный атлас расширяет представления о биоразнообразии пресных водоёмов и даёт исследователям инструмент для изучения организмов, которые до сих пор оставались практически невидимыми для науки.
Результаты исследования опубликованы 25 сентября 2026 года в журнале Nature Communications.
