Морские бактерии объединяются для производства жизненно важного витамина

Немецко-американская исследовательская группа под руководством микробиолога доктора Геррита Винхаузена из Ольденбургского университета (Германия) сделала важный шаг к лучшему пониманию сложных взаимодействий между морскими микроорганизмами. Учёные провели эксперименты, чтобы проанализировать взаимодействие двух видов морских бактерий из Северного моря в синтезе витамина B₁₂, и опубликовали результаты в журнале Nature.

Витамин B₁₂ — жизненно важное, но дефицитное вещество в море. Он необходим не только для метаболизма двух изученных бактерий, но и для многих других морских организмов. «Половина всех видов водорослей не может выжить без этого витамина», — объясняет Винхаузен. Однако, как и люди, водоросли не могут производить B₁₂ самостоятельно. Поэтому исследователи из Ольденбургского университета и Океанографического института Скриппса в Сан-Диего (США) решили детально изучить синтез B₁₂ у морских бактерий.

Хотя некоторые штаммы бактерий известны как производители витамина B₁₂, этот проект был сосредоточен на двух штаммах родов Roseovarius и Colwellia, каждый из которых производит только один из двух строительных блоков витамина. Это означает, что они могут синтезировать вещество только в сотрудничестве друг с другом.

Сложное взаимодействие между двумя штаммами бактерий

С помощью сложных лабораторных экспериментов и современных аналитических инструментов исследователи детально изучили взаимодействие между двумя бактериальными штаммами. Согласно их выводам:

• Бактерии штамма Colwellia M166 синтезируют меньший строительный блок для витамина B₁₂ и выделяют его в окружающую воду.
• Бактерии штамма Roseovarius M141 не только производят больший строительный блок (основной компонент), но и способны синтезировать из комбинации двух блоков витамин B₁₂, необходимый обоим штаммам.

Однако штамм Roseovarius не выделяет витамин самостоятельно, а делает это только после того, как Colwellia активирует вирус, закодированный в бактериальном геноме своего партнёра, и вирус начинает размножаться. Получившаяся вирусная инфекция приводит к разрыву части поражённых бактерий Roseovarius, и витамин B₁₂ высвобождается вместе с вирусом, становясь доступным для Colwellia (и, возможно, других морских организмов).

«Мы впервые смогли продемонстрировать, что две бактерии синтезируют B₁₂ только в сотрудничестве друг с другом, — говорит Винхаузен. — Такая сложная форма взаимодействия между бактериями ранее была неизвестна».

Исследователи отмечают, что подобное тонко настроенное взаимное снабжение метаболическими блоками и продуктами может быть важным не только в морских микробных сообществах, но и в других экосистемах.

Исследование проводилось в рамках Трансрегионального совместного исследовательского центра (CRC) Roseobacter, в котором более 60 учёных изучали бактерии группы Roseobacter на протяжении 13 лет. На сегодняшний день в рамках CRC опубликовано более 280 научных статей.