Новое исследование раскрывает неизвестные ранее обмены питательными веществами между водорослями и бактериями

Исследование, совместно проведенное Университетом Ньюкасла, пролило новый свет на важные взаимодействия микроскопического масштаба между водорослями и бактериями, основанные на взаимовыгодном обмене питательными веществами.

Работа была выполнена в Кембриджском университете и лаборатории Nordsim Шведского музея естественной истории в Стокгольме. Команда использовала передовую технику изотопного картирования с высоким пространственным разрешением — SIMS (вторичная ионная масс-спектрометрия), — чтобы впервые отследить, сколько времени требуется меченому углероду, произведенному микроводорослями, для переноса к бактериям, с которыми они растут.

Исследование раскрывает детали важных обменов питательными веществами между водорослями и бактериями. Такие обмены определяют функционирование микробных сообществ в окружающей среде, что важно для циклов изменения климата и продуктивности сельского хозяйства.

Публикуя результаты в журнале PLOS ONE, исследовательская группа также использовала математическую модель для прогнозирования изменения концентраций обмениваемых питательных веществ (включая витамин B₁₂, который присутствует в очень низких концентрациях и плохо отслеживается) со временем.

Многие виды водорослей и бактерий делятся взаимовыгодными ресурсами. В этом исследовании водоросли зависят от бактерий как от источника витамина B₁₂, поскольку не могут производить его сами. В свою очередь, бактерии полагаются на углерод, производимый водорослями, для своего роста. Исследование сочетает SIMS и математическое моделирование, чтобы показать, что происходит, когда микробные партнеры, способные обмениваться питательными веществами, впервые объединяются.

Ведущий исследователь, доктор Кроце, отметил: «Наша работа позволяет установить, когда микробные партнеры впервые формируют "отношения", начиная расти исключительно на питательных веществах, которые они соответственно производят. Разработанный нами метод широко применим к другим микробным системам».

Доктор Лаэверенц Шлёгенхофер добавила: «Именно междисциплинарный характер нашего подхода к изучению микробных взаимодействий, я считаю, будет иметь широкое применение. В то время как метод SIMS на уровне одной клетки позволил нам визуализировать и измерить обмен углеродом, математическое моделирование связало экспериментальные наблюдения с нашим пониманием лежащей в основе кинетики питательных веществ».

Соавтор доктор Рейчел Фостер из Стокгольмского университета подчеркнула: «Этот подход позволяет использовать рассчитанные скоростные измерения на основе данных SIMS, вместо того чтобы предполагать скорость активности, и он должен быть широко применим ко многим другим микробным популяциям».