Морские бактерии переключаются между образами жизни для получения лучших ресурсов
Исследователи из Японии и Швейцарии обнаружили, что морские бактерии эффективно используют участки (патчи) с питательными ресурсами, перемещаясь между ними в оптимальное время для получения лучших ресурсов.
В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые из Университета Цукубы и ETH Zurich показали, что морские бактерии оптимизируют потребление питательных веществ, переключаясь между рассеянием и эксплуатацией ресурса.
Гетеротрофные бактерии (те, что не могут производить собственную пищу и получают питание из других источников органического углерода, например, растительного или животного вещества) являются основными рециклерами растворенного органического вещества (DOM) в океане. Горячие точки DOM, состоящие из частиц, такие как морской снег, важны для глобального углеродного цикла.
«Некоторые группы гетеротрофных бактерий используют преимущества этих горячих точек», — говорит один из ведущих авторов исследования доцент Ютака Явата. — «Мы использовали бактерии из одной из таких групп, чтобы выяснить, применима ли оптимальная теория фуражирования к микробам, поскольку их влияние на глобальный углеродный цикл в конечном счете зависит от способности бактерий находить и получать питательные вещества из частиц. Заимствуя из области поведенческой экологии, мы назвали этот процесс фуражированием».
Исследователи изучили микробное фуражирование, наблюдая за поведением морских бактерий в «морских ландшафтах» органических частиц. Они провели эксперименты с отслеживанием отдельных клеток, где бактерии записывались на видео, а количество бактерий и время, проведенное ими на поверхности, извлекались и моделировались.
«Мы обнаружили, что фуражирующие морские бактерии оптимизируют потребление питательных веществ, быстро переключаясь между прикрепленным и планктонным образом жизни, и тонко настраивают время, проведенное на частицах, в зависимости от качества патча», — объясняет доцент Явата. — «Бактерии остаются дольше на частицах более высокого качества, как и предсказывает теория использования патчей».
Теория использования патчей, являющаяся частью оптимальной теории фуражирования, предсказывает, что организмы, фуражирующие в среде со смешанными ресурсами, балансируют время, проведенное на патче с убывающей отдачей, с затратами на его покидание для поиска нового. До этого исследования применимость оптимальной теории фуражирования к микроорганизмам была в значительной степени неизвестна.
Оптимальная теория фуражирования — и, в частности, теория использования патчей — предоставляет ценную основу для понимания микроорганизмов и их влияния на экосистемы, например, для количественной оценки и прогнозирования роли морских бактерий в поглощении и круговороте питательных веществ в океане.