Бактерии могут путешествовать против течения, цепляясь за зоопланктон
Новое исследование под руководством профессора Кама Танга из Виргинского института морских наук показывает, что мелкие водные организмы, известные как «водяные блохи» (например, Daphnia), играют важную роль в переносе бактерий-«безбилетников» в иначе недоступные места обитания в озерах и океанах.
Статья «Dispersal of bacteria by hitchhiking on zooplankton» была опубликована 29 июня в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Соавторами выступили ученые из Института пресноводной экологии и внутреннего рыболовства им. Лейбница (Германия).
Микроорганизмы — ключевой компонент водных экосистем, основа пищевой сети. Некоторые, например Vibrio, вызывают болезни (холеру). Несмотря на повсеместное распространение, механизмы их перемещения между разными водными массами оставались загадкой. Для столь малых размеров вода имеет вязкость меда, а граница между слоями разной температуры и солености подобна стене.
Проверка гипотезы «конвейерной ленты»
Исследователи проверили альтернативную гипотезу: бактерии могут перемещаться вверх, против силы тяжести и через границы слоев, цепляясь за зоопланктон, который ежедневно мигрирует с глубин к поверхности на закате. Для этого нужно, чтобы бактерии не только «садились» на мигрирующих рачков, но и «сходили» в поверхностных водах (или выживали после прохождения через кишечник).
Для эксперимента ученые создали в цилиндрах стабильно стратифицированный водный столб: слой пресной воды над слоем соленой. В нижний слой добавляли бактерий, меченных зеленым флуоресцентным белком (GFP), а верхний оставляли свободным от бактерий. Затем добавляли Daphnia, чье движение вверх-вниз через границу раздела слоев управлялось светом в течение 8 часов. Цилиндр без Daphnia служил контролем.
Опыты провели с тремя видами бактерий. Результаты подтвердили гипотезу «конвейерной ленты»: меченые бактерии переносились как вверх, так и вниз в присутствии Daphnia. Полевые исследования в местном озере дополнительно укрепили лабораторные выводы.
Водные «безбилетники»
Исследование показало, что бактерии, включая патогены, способны путешествовать и пересекать водные границы, цепляясь за мигрирующие организмы. Это облегчает обмен между отдельными микробными сообществами и открывает доступ к иначе недоступным ресурсам.
В отличие от медленно тонущих частиц детрита, которые в основном переносят бактерии вниз, мобильные и мигрирующие хозяева могут быстро покрывать большие расстояния и эффективно рассеивать бактерии во всех направлениях.
В естественной среде с разнообразным зоопланктоном такое расселение будет неоднородным и может происходить как вертикально, так и горизонтально, в разных временных и пространственных масштабах — от ежедневных до сезонных миграций на расстояния от миллиметров до километров.
Хотя исследование проводилось в пресноводных системах, его выводы, вероятно, применимы и к океаническим экосистемам. Многие виды морского зоопланктона совершают длительные вертикальные миграции ежедневно, сезонно или на разных стадиях жизненного цикла, что может влиять на экологию и физиологию даже глубоководных микробов.