Как бактерии Чесапикского залива "перекусывают" солнечным светом

Вода Чесапикского залива содержит тысячи и миллионы морских бактерий на каждый миллилитр. Учёные из Университета Делавэра обнаружили, что около 40% этих бактерий используют солнечный свет как дополнительный источник энергии. Результаты опубликованы в июльском номере журнала Applied and Environmental Microbiology.

Ключевой механизм

• Бактерии используют для этого светочувствительный белок родопсин (rhodopsin), который также есть в человеческом глазу.
• Родопсин позволяет микробам преобразовывать свет в химическую энергию.

Смена парадигмы

Ранее считалось, что эта система работает как "резервный генератор" для клетки, когда не хватает органического углерода. Новое исследование меняет эту точку зрения:

"Свет — не резервный генератор, а часто используемый бонусный источник энергии для многих бактерий. Он даёт им дополнительные возможности", — поясняет Джулия Мареска, доцент Университета Делавэра.

Методология и неожиданный результат

Учёные собрали пробы воды в заливе в 11 утра и 11 вечера. Хотя до 90% микробов в заливе могут иметь генетический материал для производства родопсина, команда впервые измерила, сколько бактерий фактически его производят. Для этого они применили метод микроскопии флуоресценции с полным внутренним отражением (total internal reflection fluorescence microscopy).

Ожидалось, что производство родопсина вырастет при нехватке питательных веществ. Однако результат оказался противоположным:

• Бактерии производили больше родопсина в присутствии водорослей и других организмов, создающих углерод.
• Его производство было выше в более солёной воде ближе к океану, чем в менее солёной у реки Саскуэханна.
• В итоге родопсин производили около 40% микробов залива.

Новая аналогия

"Мы думаем, что эти родопсины работают не как резервные генераторы, а скорее как солнечные панели, которые позволяют продавать энергию обратно в сеть. Это бонус, а не запасной вариант", — говорит Мареска.

Значение исследования

Такие исследования важны для понимания судьбы солнечного света на Земле, поскольку растениями для фотосинтеза захватывается менее 1%. Также предстоит выяснить, на что бактерии тратят дополнительную энергию — возможно, на поиск питательных веществ или движение.