Морской фитопланктон выживает благодаря помощи бактерий
Исследователи из Циндаоского института биоэнергетики и биопроцессных технологий (QIBEBT) Китайской академии наук, возможно, обнаружили секрет выживания фитопланктона Synechococcus в бедных питательными веществами океанах. Этот вид, существующий около 3 миллиардов лет, является самым географически разнообразным и отвечает за четверть первичной продукции океанов.
Ключевое открытие: Synechococcus и питающиеся им гетеротрофные бактерии обладают врождённой склонностью к мутуализму — взаимовыгодным отношениям, которые могут восстанавливаться после внешних воздействий.
Ход эксперимента и результаты
- Учёные использовали стабильную двухлетнюю кокультуру Synechococcus и бактериального сообщества из предыдущего исследования.
- В эту систему внесли стерильные неорганические питательные вещества, имитируя изменение условий в океане.
- Установившийся мутуализм нарушился, что привело к ухудшению состояния фитопланктона.
- После исчерпания внешних питательных веществ, в течение следующих 450 дней, Synechococcus и бактерии постепенно восстановили метаболический мутуализм, что возродило здоровье фитопланктона.
Механизм взаимодействия
Генетический анализ и трассировка азота показали, что бактерии сыграли ключевую роль в восстановлении:
- Бактериальное сообщество претерпело значительные структурные и функциональные изменения.
- Бактерии обеспечили когенерацию (совместное производство) азота, фосфора, железа и витамина B12, что поддерживало длительный здоровый рост Synechococcus.
- В частности, бактерии способствовали фиксации азота, преобразуя его в доступную для фитопланктона форму.
Значение и перспективы
Это исследование, опубликованное в Science Advances, указывает на совместную эволюционную адаптацию Synechococcus и гетеротрофных бактерий для выживания в бедных питательными веществами средах.
Полученные данные открывают новые вопросы и возможности:
- Применима ли эта врождённая мутуалистическая связь к другим водорослям?
- Можно ли стимулировать рост водорослей, искусственно создавая дружественные микробные сообщества?
- Потенциальное регулирование взаимодействий водоросли-бактерии может предложить новый способ увеличения морской секвестрации углерода, управляемой водорослями.
