Морские цианобактерии могут общаться через мембранные нанотрубки

Исследователь из Университета Кордовы Мария дель Кармен Муньос, изучая везикулы морских цианобактерий под электронным микроскопом, неожиданно обнаружила структуры, ранее известные у других бактерий, но никогда не находимые у этих организмов, производящих более половины кислорода на Земле.

Многолетнее междисциплинарное исследование, результаты которого опубликованы в Science Advances, показало, что эти структуры — мембранные нанотрубки. Они действуют как своеобразный шланг, соединяя соседние клетки и позволяя напрямую передавать вещества от одной цианобактерии к другой. Это первое доказательство физического и прямого контакта между такими организмами.

«Это открытие имеет огромное значение и укрепляет идею о том, что нам нужно изменить взгляд на цианобактерии», — отмечает исследователь Хосе Мануэль Гарсия. Вместо изолированного существования они могут формировать сеть взаимодействий. Это особенно важно, поскольку цианобактерии — самые многочисленные фотосинтезирующие организмы на планете, играющие роль «легких» океана.

В работе участвовали специалисты из отделов биохимии, молекулярной и клеточной биологии Университета Кордовы, Института биомедицинских исследований Маймонида (Кордова), Университетского института морских исследований Кадиса, Института биохимии и фотосинтеза растений (Севилья) и океанограф Салли В. Чисхолм из MIT, открывшая род цианобактерий Prochlorococcus.

В лабораторных экспериментах с использованием флуоресцентных белков и электронной микроскопии команда подтвердила факт обмена материалом между клетками. Как пояснила первый автор статьи, докторант Элиса Ангуло, передача веществ происходит не только между цианобактериями одного рода, но и между разными родами. Это явление зафиксировано как в лаборатории, так и в естественных образцах из океана.

Новые вопросы

Открытие порождает новые вопросы:

• Является ли передача молекул механизмом поддержки или оружием в борьбе за выживание?
• Какие ещё вещества, помимо белков, могут передаваться?
• Связан ли этот механизм с количеством питательных веществ в среде?

Элиса Ангуло уже пытается ответить на последний вопрос, завершив морскую экспедицию по изучению поведения цианобактерий в бедных питательными веществами (олиготрофных) районах Тихого океана.

Цианобактерии, изобретшие фотосинтез более 3.5 миллиардов лет назад, — одна из древнейших известных форм жизни. Их изучение имеет жизненно важное значение не только для понимания экосистем, но и для фундаментальной биологии.