Сладкие клювы: что общего у галапагосских вьюрков и морских бактерий
Экологические ниши — хорошо известное понятие для высших животных. Оказывается, бактерии действуют аналогично. Исследователи из Института морской микробиологии Общества Макса Планка в Бремене обнаружили, что морские бактерии Polaribacter находят свою экологическую нишу, специализируясь на любимом сахаре. Свои результаты они представляют в журнале ISME Journal.
Разнообразие видов вьюрков на удалённых Галапагосских островах — самый известный пример теории эволюции путём естественного отбора Чарльза Дарвина и Альфреда Уоллеса. Виды галапагосских вьюрков развили различные размеры и формы клювов, адаптировавшись к разным источникам пищи. Это показывает, как даже близкородственные виды могут эффективно использовать доступные ресурсы, избегать конкуренции и, таким образом, сосуществовать в одной среде обитания.
Цветение с большим эффектом
Этот принцип не ограничивается макрофауной. Он также применим в мире морских микробов, как теперь показывают учёные из Бремена. Спутниковые снимки прибрежных районов в тёплые сезоны часто показывают, что океан скорее зелёный, чем синий. Этот цвет происходит от огромного количества микроскопических морских водорослей — так называемого цветения водорослей. Такое цветение временно: в какой-то момент все питательные вещества истощаются, а хищники, такие как протисты и вирусы, получают свою долю. Последующая массовая гибель водорослей приводит к выбросу в морскую воду большого количества органического вещества, включая полисахариды водорослей. Эти сахара водорослей являются одним из основных источников пищи для гетеротрофных морских бактерий.
Крошечные ниши для крошечных организмов
Учёные из Института морской микробиологии Общества Макса Планка в Бремене, Германия, более десяти лет исследовали бактериальный ответ на весеннее цветение водорослей у острова Гельголанд в Немецкой бухте (южная часть Северного моря). Тесно связанное микробное сообщество регулярно обильно представлено во время весенних цветений в большинстве лет. Одним из самых заметных членов сообщества является Polaribacter, род класса Flavobacteriia. С 2009 по 2012 год учёные исследовали численность Polaribacter во время весенних цветений и выявили сосуществующие близкородственные, но различные клады.
«Мы обнаружили, что эти клады Polaribacter довольно разборчивы, когда дело доходит до сахара, — сообщает Бурак Авджи из Института. — Или, научно: у них довольно отчётливые ниши в отношении полисахаридов водорослей».
Это также отражается во времени появления клад. Разные клады, как правило, появлялись на разных стадиях цветения. «Одна клада предполагаемых первых реагирующих характеризуется небольшими геномами с выраженной способностью к деградации белков, но ограниченной — сахаров. В отличие от неё, другая клада предполагаемых поздних реагирующих имеет более крупные геномы и способность утилизировать более сложные полисахариды», — говорит Авджи. Ещё одна клада, по-видимому, связана с присутствием определённой водоросли (род Chattonella). Она характеризуется крупными геномами и имеет самое разнообразное «сахарное меню» среди всех исследованных клад Polaribacter.
Экологическое значение
Как и в случае с галапагосскими вьюрками, эти результаты показывают, как близкородственные клады морских бактерий (здесь Polaribacter) могут избегать прямой конкуренции, разделяя доступные ресурсы (здесь полисахариды).
«Один из фундаментальных вопросов микробной экологии — какие факторы формируют состав данного микробного сообщества. Такие исследования, как это, углубляют наше понимание принципов, управляющих составом микробных сообществ в таких динамичных средах», — заключает Авджи. Это может быть особенно актуально для бактерий, разлагающих цветение водорослей, которое является важной частью глобального углеродного цикла и может стать более обильным из-за увеличения антропогенного поступления питательных веществ в океаны и глобального потепления.