Modellazione delle interazioni tra i microbi marini
Questa lacuna nella conoscenza è stata affrontata dal progetto MICROBES-2-MODEL (Marine microbial interactions - physiology, genomics and ecological modelling) finanziato dall’UE. Gli scienziati hanno studiato le interazioni tra il Prochlorococcus, l’organismo fotosintetico molto piccolo e più abbondante negli oceani e il batterio marino eterotrofo del genere Alteromonas, e hanno usato i dati ottenuti per sviluppare e testare dei modelli matematici delle interazioni microbiche. Per prima cosa i ricercatori hanno studiato i meccanismi dell’interazione e le risposte fisiologiche del Prochlorococcus e dei ceppi eterotrofi alla co-coltura in batch su mezzo liquido. I risultati hanno mostrato che un ceppo di Alteromonas, HOT1A3, migliorava la crescita di Prochlorococcus MIT9313, ma al di sopra di una certa soglia invece la bloccava. Al contrario, nessun blocco del genere si osservava tra questo ceppo di Alteromonas e un differente ceppo di Prochlorococcus, MED4, o tra ceppi Alteromonas HOT2G3 e qualunque dei ceppi di Prochlorococcus studiati. I geni e le vie che rispondono a queste interazioni e che le mediano sono stati studiati usando esperimenti di transcrittomica comparativa. Le differenze nell’espressione genica potrebbero essere connesse a differenti livelli di stress e al loro effetto sulla fotosintesi e sulla produzione di proteine. La cosa più interessante è che MIT9313 risponde alla co-coltura esprimendo un certo numero di geni nuovi e corti, alcuni dei quali potrebbero codificare nuovi peptidi di segnalazione. Un semplice modello matematico della crescita del Prochlorococcus ha mostrato che i processi di escrezione, mortalità e rimineralizzazione dei nutrienti, in aggiunta alla comunicazione chimica diretta, dovrebbero essere inseriti nei modelli del fitoplancton marino. Inoltre, gli studi di questi processi trarrebbero beneficio da un maggiore dialogo tra gli scienziati che conducono gli esperimenti e quelli che producono i modelli al computer. I risultati di MICROBES-2-MODEL hanno fatto compiere un importante passo in avanti verso la descrizione delle interazioni microbiche nei modelli biogeochimici globali. Esse sono particolarmente interessanti vista la prevalenza del Prochlorococcus quale produttore primario nell’oceano aperto e potrebbero rivelare come le interazioni microbiche sono in grado di verificarsi in un ambiente così diffuso. Questo studio interdisciplinare porterà quindi benefici significativi agli studi in corso e a quelli futuri sulle comunità microbiche e sul loro ruolo negli oceani che cambiano.
Parole chiave
MICROBES-2-MODEL, Prochlorococcus, Alteromonas, peptidi segnalazione, modelli biogeochimici
