Исследования раскрывают, как цианобактерии используют глюкозу

Три исследования Университета Кордовы (UCO) изучают, как самые распространённые фотосинтезирующие организмы Земли — морские цианобактерии — также способны получать энергию из органических веществ, таких как глюкоза.

Морские цианобактерии — самые многочисленные фотосинтезирующие организмы на планете, производящие значительную часть кислорода. Хотя их основной источник энергии — фотосинтез (преобразование CO2 в органическое вещество), при определённых условиях они могут напрямую захватывать из среды органические вещества, например глюкозу, и использовать их как источник энергии. Поэтому их считают миксотрофными организмами.

Чтобы понять эти условия, исследовательская группа UCO «Адаптации в метаболизме азота и углерода у морских цианобактерий» провела несколько работ.

Различия между штаммами

В исследовании, опубликованном в Microbiology Spectrum, команда обнаружила, что способность захватывать глюкозу и её влияние на метаболизм различаются у разных штаммов двух основных родов цианобактерий — Prochlorococcus и Synechococcus. Некоторые цианобактерии эффективнее захватывают глюкозу и используют её по-разному. «Морские цианобактерии в океане способны модулировать свой метаболизм в зависимости от доступности глюкозы», — пояснил член группы Хосе Мануэль Гарсия Фернандес.

Структура транспортера

В статье в BBA Bioenergetics (в сотрудничестве с Universidade Nova de Lisboa) команда точно идентифицировала структуру и функции транспортера глюкозы у Prochlorococcus. Этот белок выделяет глюкозу из среды и вводит её в клетку, отличаясь способностью улавливать даже малые её количества. Будущие исследования, по словам Гарсия Фернандеса, позволят определить, какие конкретные части транспортера отвечают за эту способность.

Особенности в природной среде

В другом исследовании (Microbiology Spectrum) с учёными из Университета Гавайев и Университета Аризоны, анализировавшем природные пробы во время океанографической кампании на Гавайях, были выявлены три особенности:

  1. Транспорт глюкозы выше днём, чем ночью, благодаря доступности света.
  2. Поглощение глюкозы следует иному циркадному циклу, чем у других бактерий в той же области океана.
  3. Обнаружены различия в метаболизме глюкозы у цианобактерий с поверхности и с глубины.

Экологическое значение

Этот процесс ассимиляции глюкозы даёт цианобактериям конкурентные преимущества: они экономят энергию (поскольку прямое использование органики требует меньше усилий, чем её синтез из CO2) и отнимают органическое вещество у конкурирующих микроорганизмов.

Хотя основной источник энергии цианобактерий — солнечный свет, многие обитают на глубинах, куда свет не проникает. Для них захват органического вещества жизненно необходим. Это недавно подтвердили исследователи из Университета Хайфы (Израиль) в статье, которую профессор UCO Мария дель Кармен Муньос Марин рецензировала для Nature Microbiology.