Ученые: фитопланктон выживает в неблагоприятной среде за счет бактерий
Способность гетеротрофных бактерий и микроводорослей Synechococcus поддерживать взаимное существование за счет мутуализма (формы симбиоза, обеспечивающей выгоду от совместного существования обоим партнерам), установили исследователи из Циндаоского института биоэнергетики и технологии биопроцессов Китайской академии наук, 30 сентября статья с результатами их исследования была опубликована в журнале Science Advances.
Фитопланктон существует на Земле почти с самого ее рождения — около 3 млрд лет, тогда как возраст нашей планеты оценивается в 4,5 млрд лет. Однако секрет его выживания в океане в ситуациях с практическим отсутствием питательных веществ оставался загадкой.
Так, Synechococcus, цианобактерия, широко распространенная в морской среде, обнаружена как в холодных полярных водах, так и в теплых тропических морях.
Науке известно, что гетеротрофные бактерии, питающиеся органическим веществом, полученным из фитопланктона, управляют всеми основными биогеохимическими циклами Земли. Известно также, что они влияют на рост фитопланктона, регулируя круговорот питательных веществ.
Проведенные ранее лабораторные исследования команды ученых показали, что гетеротрофные бактерии могут поддерживать длительный рост Synechococcus, устанавливая метаболический мутуализм для обмена питательными веществами.
Однако океан не лаборатория и в нем постоянно происходят изменения факторов окружающей среды, которые могут сильно влиять на ее биоту, изменяя взаимодействие между Synechococcus и гетеротрофными бактериями.
Ученые провели исследование, чтобы установить, как доступность питательных веществ повлияет на эту симбиотическую связь.
Давно установившуюся стабильную мутуалистическую систему совместного культивирования Synechococcus и гетеротрофных бактерий, которая процветала в течение примерно двух лет без какой-либо внешней поддержки питательными веществами за счет установления внутреннего микробного круговорота питательных веществ, они стали снабжать неорганическими питательными веществами.
В результате система мутуализма была нарушена, и здоровое состояние Synechococcus было подорвано. Однако их связь с бактериями не была разорвана окончательно. После того как введенные питательные вещества были полностью усвоены, за 450 дней Synechococcus и гетеротрофные бактерии постепенно восстановили свой метаболический мутуализм и нездоровые клетки Synechococcus полностью восстановились.
Генетический анализ и отслеживание азота в системе показали исследователям, что оживляет клетки Synechococcus и восстанавливает метаболический мутуализм фиксация азота гетеротрофными бактериями.
Сейчас ученых занимают вопросы, применимы ли эти мутуалистические отношения к другим микроводорослям, а также можно ли ускорить рост водорослей, искусственно создав для них благоприятные микробные сообщества. Исследователи считают, что регулирование взаимодействия водорослей и бактерий поможет найти новый способ увеличения связывания углерода морскими водорослями.
