Самый распространённый фитопланктон кормит глобальную сеть морских микробов

Учёные из MIT обнаружили новую способность крошечных, но могучих микробов Prochlorococcus marinus — самого многочисленного фотосинтезирующего организма на планете — регулировать океанские процессы через перекрёстное питание.

Отходы как ресурс

В исследовании, опубликованном 3 января в Science Advances, сообщается, что Prochlorococcus выделяют в окружающую среду пурины и пиримидины — молекулярные «строительные блоки» ДНК. Эти азотсодержащие соединения, которые микроб не может полностью утилизировать, затем поглощаются другими организмами в качестве питательных веществ, источника энергии или для регуляции метаболизма.

Ночной ритм

Это перекрёстное питание происходит по регулярному циклу: Prochlorococcus выделяют молекулярные «отходы» ночью, а другие микробы быстро их потребляют. Для бактерии SAR11 — самого распространённого гетеротрофного микроба в океане — эта ночная «закуска» действует как релаксант, заставляя бактерии замедлять метаболизм и, по сути, перезаряжаться на следующий день.

Глобальная синхронизация

Поскольку Prochlorococcus и SAR11 повсеместно распространены в поверхностных водах океана, этот обмен молекулами может быть одним из основных процессов перекрёстного питания, важным регулятором углеродного цикла океана.

«Работа предполагает, что микробы в океане развили отношения, которые продвигают их потенциал роста способами, которых мы не ожидаем», — говорит соавтор Элизабет Куявски.

Лабораторные эксперименты показали, что пурины вызывают у SAR11 замедление нормальной метаболической активности и даже роста. Однако в стрессовых условиях эти же клетки продолжали расти сильными и здоровыми, как если бы метаболическая пауза, вызванная пуринами, подготовила их к росту.

«Мы думаем, что Prochlorococcus действует как дирижёр в ежедневной симфонии океанического метаболизма, а перекрёстное питание создаёт глобальную синхронизацию среди всех этих микробных клеток», — говорит ведущий автор исследования Рогир Бракман.