Жизнь и смерть в бактериальных сообществах

Исследователи из KAUST установили, что прибрежные воды Красного моря обладают достаточными ресурсами для поддержания роста бактерий, но численность их популяции ограничивается хищничеством протистов. Поскольку бактерии играют ключевую роль в морской пищевой сети, определение факторов, влияющих на их рост и численность, критически важно для понимания морских экосистем и их реакции на изменение климата.

Учёные из Красноморского исследовательского центра KAUST в течение 16 месяцев измеряли численность и темпы роста гетеротрофных бактерий в пробах воды, собранных у побережья Красного моря. Они также фиксировали ряд параметров окружающей среды, чтобы оценить их влияние на динамику роста бактерий.

В лаборатории исследователи инкубировали морскую воду с присутствием и без присутствия протистов-хищников (одноклеточных организмов, удалённых фильтрацией). Сопоставив все данные, они смогли определить важность факторов «сверху вниз» (смертность) и «снизу вверх» (ресурсы) для сообщества.

Анализ выявил сезонные закономерности: весной наблюдалось меньше бактерий и более низкие темпы роста, а летом и осенью — увеличение численности и роста. Однако рост слабо коррелировал с температурой, что указывало на другие причины изменений. Бактерии с высоким содержанием нуклеиновых кислот составляли основную часть сообщества, что свидетельствует о дефиците типов бактерий, адаптированных к условиям ограничения питательных веществ, типичным для таких сред, как Красное море. Вместе с анализом компонентов растворённых питательных веществ и органического материала, потребляемых растущими бактериями, это привело к выводу, что доступность определённых ресурсов и, что более важно, их качество, вероятно, ограничивают рост бактерий.

«Главным сюрпризом стала высокая адаптация бактерий Красного моря к тёплым температурам, наблюдаемым круглый год, — говорит ведущий автор исследования Луис Сильва. — Мы обнаружили высокую бактериальную активность с темпами роста выше, чем в других системах более высоких широт, где доступность питательных веществ намного больше, чем в Красном море».

Команда наблюдала стабильно более высокую численность и темпы роста в профильтрованных образцах. Они пришли к выводу, что это указывает на то, что хищничество является основным ограничивающим фактором для запасов прибрежных бактерий Красного моря, иногда даже вдвое снижая ёмкость среды для сообщества. Выпас хищников также может объяснять низкий уровень численности в этих пробах из Красного моря по сравнению с другими тропическими или субтропическими участками.

Понимание бактериальных сообществ в тёплых водах Красного моря может дать представление о том, что ждёт морскую жизнь на нагревающейся Земле в будущем.