Ученые исследовали, почему цианобактерии образуют компактные группы при нападении хищников. В этом материале рассказывается, как флокуляция защищает бактерии и влияет на биологический углеродный насос в мировых водах.
Исследователи из Лондонского университета королевы Марии установили, что миниатюрные фотосинтезирующие бактерии объединяются в защитные формирования при атаке хищников — это стратегия выживания, которая также может влиять на хранение углерода в мировых водах. Результаты исследования опубликованы в журнале The ISME Journal.
Данное исследование помогает прояснить давнюю биологическую загадку: почему цианобактерии тратят ресурсы на образование хлопьев (флокуляцию), несмотря на явные затраты энергии. Ученые исследовали взаимодействие между бактерией Synechocystis и хищником Pseudomonas aeruginosa. Хищник использует молекулярное «оружие» для прокалывания клеток и потребления питательных веществ. В ответ на это цианобактерии быстро формируют плотные скопления, окруженные защитным слоем внеклеточной слизи, что значительно затрудняет доступ хищников к клеткам внутри.
Команда экспертов обнаружила, что хищники более эффективно размножались, нападая на мутантные цианобактерии, которые не могли образовывать защитные группы. Это служит убедительным доказательством того, что флокуляция — действенный метод защиты от бактериального хищничества. Реакция запускается простым контактом с чуждыми бактериями, что говорит о том, что цианобактерии способны различать «свое» и «чужое» на микроскопическом уровне.
Кроме раскрытия микробной борьбы, полученные результаты помогут в понимании глобальных климатических процессов. Когда цианобактерии формируют плотные хлопья, они с большей вероятностью опускаются на дно, перенося захваченный углерод в глубокие слои воды. Этот процесс, известный как «биологический углеродный насос», играет важную роль в регулировании уровня CO₂ в атмосфере.
«Это напоминает мне львов и антилоп гну в Серенгети — можно наблюдать, как P. aeruginosa ловит и лизирует те цианобактерии, которые оказались слишком медлительны, чтобы попасть в стадо», — отмечает Конрад Маллино из Лондонского университета королевы Марии. По его словам, бактериальное хищничество может оказаться ключевым фактором в регулировании уровня углерода в экосистеме, открывая новые горизонты для дальнейших исследований.
Цианобактерии изменили биосферу около 2,5 миллиардов лет назад и сейчас производят более 20% кислорода на планете. Исследование демонстрирует, что микроскопические бактерии действуют сообща, чтобы защитить себя, и такое поведение имеет неожиданные последствия для углеродного хранения на Земле.
Фото: hi-tech.mail.ru