Skip to main content

Article Category

Wiadomości

Article available in the folowing languages:

Małe bakterie wspomagają wielki rozwój w oceanie

Około 71% powierzchni Ziemi pokrywają słonowodne oceany, które stanowią 98% całych zasobów wody. Pod ich powierzchnią istnieją zróżnicowane i tętniące życiem ekosystemy. Sama ich skala oznacza, że nadal pozostaje wiele do odkrycia. Tego właśnie dokonał międzynarodowy zespół, w...

Około 71% powierzchni Ziemi pokrywają słonowodne oceany, które stanowią 98% całych zasobów wody. Pod ich powierzchnią istnieją zróżnicowane i tętniące życiem ekosystemy. Sama ich skala oznacza, że nadal pozostaje wiele do odkrycia. Tego właśnie dokonał międzynarodowy zespół, w skład którego weszli naukowcy z Europy i USA. Ich odkrycie - symbioza między malutkimi, jednokomórkowymi algami a wysoce wyspecjalizowanymi bakteriami w oceanie - pomoże lepiej zrozumieć oceany i ważną rolę, jaką pełnią w naszym życiu. Naukowcy odkryli istotną funkcję jednokomórkowych alg i bakterii wiążących azot w użyźnianiu oceanów poprzez pobieranie azotu z atmosfery i przekształcaniu go na postać zdatną do wykorzystania przez inne organizmy. Szczegóły zostały opublikowane w magazynie Science. Odkrycia dokonano na podstawie wcześniejszych badań nad tajemniczymi mikroorganizmami wiążącymi azot, których genom jest bardzo mały. Mikroorganizm odkrył w 1998 r. Jonathan Zehr, badacz morza z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz (UCSC). Mikroorganizm należy do grupy bakterii fotosyntetycznych nazywanych cyjanobakteriami, ale nie posiada genów potrzebnych do przeprowadzenia fotosyntezy i jest najbardziej rozpowszechnionym organizmem wiążącym azot w oceanach. Teraz wydaje się, że jego symbiotyczny związek z algami zwalnia go z potrzeby posiadania genów fotosyntezy. "Cyjanobakteria wiąże azot i dostarcza go komórce gospodarza [algi], a ta z kolei zapewnia dwutlenek węgla niezbędny cyjanobakterii, która jest pozbawiona samodzielnego mechanizmu pobierania" - wskazuje Anne Thompson, autorka naczelna artykułu i naukowiec z UCSC. Matt Kane, dyrektor programowy Sekcji Biologii Środowiska Narodowej Fundacji Nauki (NSF), która sfinansowała badania wraz z Sekcją Oceanografii NSF, jest przekonany, że to odkrycie ujawniło symbiozę między dwoma typami mikroorganizmów, która do tej pory pozostawała ukryta. "Analiza genomiczna pokazuje, że partnerstwo między tymi organizmami odzwierciedla w pewien sposób to, które doprowadziło do ewolucji organelli roślinnych" - stwierdza dr Kane. To interesująca z perspektywy ewolucyjnej symbioza - zauważa profesor Zehr, "ponieważ można ją postrzegać jako analogiczną do wczesnego etapu endosymbiozy, która doprowadziła do pojawienia się chloroplastów w roślinach". Chloroplasty - organelle, które wychwytują energię świetlną i przeprowadzają fotosyntezę we wszystkich roślinach - wyewoluowały z symbiotycznych cyjanobakterii, które ostatecznie zostały wcielone do komórek gospodarza w procesie endosymbiozy. W toku wcześniejszych prac zespół profesora Zehra badał cyjanobakterie w próbkach poddanych obróbce w morzu i przeniesionych z powrotem do laboratorium. Naukowcy byli w stanie przeprowadzić sekwencjonowanie całego genomu mikroorganizmu. Odkryli, że brakuje mu genów kilku kluczowych szlaków metabolicznych, co sugerowało możliwość życia w asocjacji z innym organizmem. Naukowcy zdołali dostrzec symbiotycznych partnerów dopiero w czasie sortowania świeżo zebranych próbek słonowodnych na pokładzie statku badawczego. "Nasi współpracownicy z Uniwersytetu Hawajskiego, Dave Karl i Ken Doggett, umieścili sortownik komórek w przenośnym laboratorium - skrzynkowym - dzięki temu możemy teraz zabrać to urządzenie na morze i sortować komórki, które kilka minut wcześniej były w swoim naturalnym środowisku" - mówi Thompson. "Tak właśnie odkryliśmy tę asocjację". Profesor Zehr zauważył, że trudno jest oszacować wkład tej symbiozy w globalne obiegi węgla i azotu. Inne algi są liczniejsze i mogą być istotniejsze pod względem obiegu węgla w oceanach niż algi gospodarze w tej symbiozie - zauważa. Niemniej partnerzy cyjanobakterii wnoszą prawdopodobnie znaczący wkład w globalne wiązanie azotu w oceanach. "Symbiozy planktonu są niezwykle trudne do zbadania" - twierdzi Rachel Foster z Instytut Mikrobiologii Morskiej im. Maxa Plancka (ang. Max Planck Institute for Marine Microbiology), druga autorka naczelna. "Asocjacje są często kruche. Zastosowaliśmy wiele narzędzi, by móc zidentyfikować jeden z pierwszych przykładów tego typu partnerstwa w planktonie".Więcej informacji: Towarzystwo Maxa Plancka http://www.mpg.de/en Gordon and Betty Moore Foundation http://www.moore.org/

Kraje

Stany Zjednoczone