Устойчивые к бактериям сладкие частицы в океане помогают захвату углерода
Около 70% ежегодного глобального экспорта углерода на глубину океана обеспечивает биологический углеродный насос — рост, агрегация и осаждение фитопланктона. От 25 до 40% углекислого газа от сжигания ископаемого топлива могло быть перенесено этим процессом на глубины ниже 1000 метров, где углерод может храниться тысячелетиями.
Слабое звено в цепи бактерий
Ключевую роль в этом процессе играют морские полисахариды, производимые микроводорослями (диатомеями). Обычно сложную смесь этих сахаров эффективно разлагает сообщество бактерий, высвобождая углерод обратно в атмосферу.
Однако учёные из группы Marine Glycobiology (Институт морской микробиологии им. Макса Планка и MARUM, Бремен) обнаружили компонент, устойчивый к микробному разложению. Им оказался фукозосодержащий сульфатированный полисахарид (FCSP) диатомей. Анализ бактериального сообщества показал низкую распространённость ферментов для деградации именно этого сахара.
Частицы-долгожители
Важно, что этот устойчивый сахар образует частицы. Липкие длинные цепи сахаров, выделяемые диатомеями, слипаются, формируя молекулярные сети. К ним прикрепляются другие компоненты (клетки, минералы), делая агрегаты крупнее и тяжелее. Такие частицы тонут быстрее отдельных клеток.
Чтобы достичь глубины 1000 метров, частице нужно около 10 дней. Её липкое сахарное ядро должно сопротивляться биодеградации как минимум столько же, что и делает открытый FCSP.
Новый метод анализа
Для идентификации устойчивых сахаров учёные адаптировали метод, сочетающий высокопроизводительность микрочипов со специфичностью моноклональных антител. Молекулы из проб морской воды «печатались» на нитроцеллюлозной бумаге в виде микрочипа, а затем на них воздействовали антителами, реагирующими только с определёнными сахарами.
Это позволило впервые с высоким молекулярным разрешением отследить судьбу множества сложных сахаров во время цветения водорослей и обнаружить накопление FCSP, в то время как другие полисахариды разлагались.
Следующие шаги
Открытие стабильного и адгезивного FCSP указывает на его потенциально важную роль в образовании частиц и секвестрации углерода. Следующие задачи:
- Обнаружить частицы этого сахара в глубоком океане, что подтвердит его стабильность и роль в углеродном насосе.
- Изучить биологические функции FCSP. Устойчивость к деградации позволяет предположить, что он может защищать клеточную стенку диатомей от микробов и их ферментов.
- Выяснить, существуют ли такие сахарные частицы в других регионах мира, помимо Северного моря (район Гельголанда), где они были обнаружены.