Modelowanie zależności pomiędzy morskimi mikroorganizmami
Te luki w wiedzy próbowano zapełnić, tworząc finansowany ze środków UE projekt MICROBES-2-MODEL (Marine microbial interactions - physiology, genomics and ecological modelling). Naukowcy zajęli się badaniem zależności pomiędzy rodzajem Prochlorococcus — bardzo małym, ale najpowszechniej występującym w oceanach organizmem fotosyntetycznymi — a heterotroficznymi morskimi bakteriami z rodzaju Alteromonas. Dane z tych badań zostały użyte do opracowania matematycznych modeli zależności między mikrobami. Badacze analizowali w pierwszej kolejności mechanizmy zależności i reakcje fizjologiczne rodzaju Prochlorococcus i szczepów heterotroficznych na płynną grupę organizmów z jednoczesnej hodowli. Wyniki pokazały, że jeden szczep Alteromonas, HOT1A3, spowodował szybszy wzrost Prochlorococcus MIT9313, choć powyżej pewnego pułapu wpływał na jego zahamowanie. Dla porównania, nie zaobserwowano podobnego mechanizmu hamowania wzrostu w przypadku interakcji tego szczepu Alteromonas z innym szczepem Prochlorococcus, podobnie pomiędzy szczepami Alteromonas HOT2G3 i którymkolwiek z badanych szczepów Prochlorococcus. Geny i ścieżki reagowania na te zależności oraz ścieżki mediacji analizowane były za pomocą porównawczych analiz transkryptomicznych. Różnie w ekspresji genów mogły być związane z różnym poziomem stresu i jego wpływu na proces fotosyntezy i produkcję białka Najbardziej interesujący jest fakt, że szczep MIT9313 reaguje na współistniejącą kulturę bakterii poprzez ekspresję licznych nowych genów, przy czym niektóre z nich mogą kodować nowe peptydy sygnałowe. Prosty matematyczny model obrazujący rozwój rodzaju Prochlorococcus pokazał, że procesy wydalania, obumierania i remineralizacji składników odżywczych, jak również bezpośrednia chemiczna komunikacja, powinny zostać włączone do modeli morskiego fitoplanktonu. Co więcej, studia nad tymi procesami skorzystałyby na skuteczniejszej współpracy pomiędzy naukowcami prowadzącymi eksperymenty a tymi, którzy tworzą modele komputerowe. Wyniki projektu MICROBES-2-MODEL to bardzo ważny krok naprzód w kierunku stworzenia opisu zależności mikroorganizmów w globalnych modelach biogeochemicznych. Są one szczególnie interesujące ze względu na dominującą pozycję rodzaju Prochlorococcus jako podstawowego producenta na otwartym oceanie, dzięki czemu mogą one prowadzić do odkrycia, w jaki sposób zależności między mikroorganizmami zachodzą w tak rozproszonym środowisku. To multidyscyplinarne studium będzie zatem znaczącym wkładem w bieżące i przyszłe badania nad społecznościami mikroorganizmów i ich rolą w zmieniającym się środowisku oceanów.
Słowa kluczowe
MICROBES-2-MODEL, Prochlorococcus, Alteromonas, peptydy sygnałowe, modele biogeochemiczne
