Ранее непризнанные бактерии — ключевая группа в морских осадках

Морские осадки покрывают более двух третей поверхности планеты, но остаются малоизученными, особенно на больших глубинах. Бактерии глубоководных осадков почти полностью зависят от остатков организмов, опускающихся из верхних слоёв воды. В зависимости от того, как они перерабатывают этот материал, он либо надолго остаётся в глубинах океана, либо возвращается на поверхность в виде CO₂. Таким образом, донные бактерии играют важную роль в глобальном углеродном цикле.

Глобальные игроки на морском дне

Исследовательская группа под руководством Кристины Бинхольд, Кэти Хоффманн (Институт морской микробиологии Макса Планка в Бремене) и Пьера Оффра (ныне работает в NIOZ на острове Тексел) идентифицировала и охарактеризовала особенно доминирующую группу микробов — Woeseiales.

"Хотя эти бактерии были известны в литературе, до сих пор им не уделяли особого внимания", — объясняет Бинхольд. Команда сосредоточилась на роли этой группы в глубоководных осадках, в то время как другие исследователи изучали её значение в прибрежных отложениях. "Только сейчас становится ясно, насколько многочисленны и широко распространены представители Woeseiales", — продолжает Бинхольд.

Их численность впечатляет: 40 миллионов клеток на каждый миллилитр глубоководного осадка — наряду с миллиардом других бактерий. Таким образом, в напёрстке осадка содержится около 120 миллионов клеток Woeseiales. "Мы не знаем ни одной другой группы бактерий, которая встречалась бы на дне океана в таком количестве".

Экстраполируя на всю площадь глубоководного дна, глобальная популяция Woeseiales, по оценкам авторов, составляет 5 × 10²⁶ клеток. "Учитывая, что эти оценки не включают ни прибрежные осадки, ни глубокую биосферу, эти бактерии могут быть одной из самых распространённых групп микроорганизмов на Земле", — заключает Бинхольд.

Группа с разнообразными экологическими ролями

В исследовании представлен экологический синтез, обобщающий текущие знания о разнообразии и распространении этих бактерий. Синтез основан на данных последовательностей ДНК, депонированных в общедоступные базы данных за последние два десятилетия, а также на новых данных, часть которых была получена из арктических глубоководных осадков обсерватории HAUSGARTEN (AWI).

"Анализ показывает, что Woeseiales включают множество организмов с разной экологией", — объясняет ведущий автор исследования Пьер Оффр. "Например, разные виды Woeseiales сосуществуют в любой точке морского дна, где они, вероятно, выполняют различные экологические функции. Наше исследование представляет собой первое экологическое руководство по этим увлекательным организмам".

Доступные данные также указывают на то, что представители Woeseiales могут питаться белковым материалом, таким как остатки клеточных стенок, мембран или другие остатки мёртвых организмов. Учитывая, что белки являются основным источником азота — фундаментального питательного вещества для всех форм жизни — в морских донных отложениях, потенциальная способность бактерий Woeseiales к разложению белков может иметь важное экологическое значение для рециклинга азота в донных экосистемах.

"Я убеждён, что дальнейшие исследования этих бактерий дадут новые представления о циклах углерода и азота в морских отложениях", — заключает Оффр, который продолжает исследовать эти микроорганизмы вместе со своей командой в NIOZ, чтобы понять секрет их экологического успеха.