Bakterie-rolnicy i ich glonowe uprawy
Są prawdopodobnie najmniejszymi i najstarszymi rolnikami na świecie. Jeden z rodzajów morskich bakterii opiekuje się algami, za pomocą pestycydów utrzymując z dala od nich inne mikroby. Kiedy jednak wokół pożywienia zaczyna brakować, bakterie urządzają sobie na swoich uprawach żniwa.
Bakterie z rodzaju Roseobacter stanowią ok. 3 proc. ogólnej populacji tych drobnoustrojów, ale w niektórych miejscach ich występowania to nawet 20 proc. – Bakterie te odgrywają kluczową rolę w globalnym recyklingu substancji odżywczych – mówi dr Eva Sonnenschein z Duńskiego Uniwersytetu Technicznego w Lyngby, która przedstawiła wyniki badań swojego zespołu na niedawnym dorocznym zjeździe Amerykańskiego Towarzystwa Mikrobiologii w Bostonie.
Podstawą pracy badawczej grupy dr Sonnenschein było odkrycie, które w 2011 roku dokonał dr Mohammad Seyedsayamdost, obecnie adiunkt na Wydziale Chemii Uniwersytetu Princeton. To on zauważył, że algi produkują także korzystne dla Roseobacter składniki odżywcze. W zamian bakterie wytwarzają antybiotyki, które działają jak pestycydy chroniące algi od wrogich szczepów drobnoustrojów. To relacja podobne to tej łączącej mrówki z mszycami. – To zapewne mutualizm. Skoro obie strony wciąż trwają w tym układzie, musi on być dla nich obu korzystny – mówi dr Rita Colwell z University of Maryland w College Park. Tyle że współpraca układa się tak harmonijnie tylko w czasach łatwego dostępu do pożywienia.
Sytuacja zmienia się, kiedy nastają nieco trudniejsze czasy: wówczas algi zaczynają rywalizować z bakteriami o zasoby i to rywalizować na śmierć i życie – niedawni rolnicy wstrzymują wytwarzanie antybiotyków, rusza za to produkcja substancji zabójczych dla alg i bakterie rozpoczynają na pozostałościach po procesie rozkładu glonów prawdziwe żniwa.
Zespół Sonnenschein rozpracował teraz narzędzia, którymi bakterie posługują się na swoich algowych uprawach. Naturalnym pestycydem chroniącym glony jest kwas TDA (ang. tropodithietic acid, wzór sumaryczny C8H4O2S2) należący do grupy herbicydów, naturalną trucizną zaś – roseobaktycydy.
Zespół analizował próbki z akwakultur w Danii, Hiszpanii i Grecji oraz z wody morskiej u wybrzeży Danii, Niemiec i Australii. Naukowcy zidentyfikowali i przebadali kilka szczepów bakterii z gatunku Phaeobacter inhibens, z których większość produkuje roseobaktycydy.
Porównując genomy szczepów wytwarzających i niewytwarzających roseobaktycydy, naukowcy znaleźli gen odpowiedzialny za ich produkcję. Co ciekawe, okazało się, że mikroby zdolne do wytworzenia TDA, nie zawsze potrafią wyprodukować również substancje śmiercionośne dla alg. U producentów roseobaktycydów badacze wykryli ponadto 41 unikatowych klastrów genowych.
Dr Sonnenschein i jej koledzy starają się ocenić środowiskowy wpływ glonowych upraw oraz ustalić czynniki, zgodnie z którymi bakterie chronią lub zabijają swoje uprawy. – Eksperymentalnie konfrontujemy bakterie „dobre” i „złe”. Zrozumienie mechanizmu działania bakterii pomoże lepiej zrozumieć także obieg składników odżywczych w oceanach, w których dobrze się mają zarówno bakterie-rolnicy, jak i ich uprawy.
Opracowano na podstawie:
Bacteria ‘gardeners’ farm algae to harvest when food runs out
