Исследование продемонстрировало, что бактерии SAR11, которые доминируют в океанах, обладают хрупкой системой регулирования клеточного цикла, что делает их особенно чувствительными к изменениям в окружающей среде. Способы их выживания и процветания остаются загадкой.
Микробиологи из Университета Южной Калифорнии и их коллеги из других научных учреждений обнаружили, что одна из самых распространенных групп организмов на планете — морские бактерии SAR11 — обладает неожиданно хрупким механизмом контроля клеточного цикла. Эти одноклеточные микроорганизмы могут составлять до 40% всех бактериальных клеток в поверхностных водах мирового океана. Название SAR11 происходит от места их первого обнаружения — Саргассового моря, где они были идентифицированы по генам рибосомной РНК в 1990 году. В 2002 году были впервые выделены живые клетки. Организм все еще не имеет официального латинского названия, предварительно он именуется Candidatus Pelagibacter ubique.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Microbiology, подтверждает, что эти организмы в процессе эволюции потеряли множество генов, отвечающих за управление делением клеток. Эта «упрощенная» генетическая стратегия позволила им оптимизировать потребление ресурсов в условиях нехватки питательных веществ, но может стать причиной уязвимости при изменении среды обитания.
Как ослабели доминанты
SAR11 — группа альфа-протобактерий, адаптированных к жизни в открытом океане в условиях с низким содержанием питательных веществ. Их геномы были «оптимизированы» с помощью удаления «лишних» генов, что позволило сократить энергетические затраты. Эта стратегия сделала их одними из самых успешных организмов на планете по численности.
Тем не менее, тщательный анализ сотен геномов SAR11 показал, что многие из них лишены важных генов, отвечающих за согласованное течение клеточного цикла, то есть синхронизацию репликации ДНК и деления клетки.
Когда условия окружающей среды изменяются (например, при увеличении количества питательных веществ или повышении температуры), бактерии Pelagibacter продолжают копировать свою ДНК, но не всегда делятся корректно. В результате внутри клеток накапливаются дополнительные хромосомы, клетки увеличиваются в размерах и в конечном итоге погибают.
Такое нарушение может замедлить рост популяций даже в благоприятных условиях, что противоречит предыдущим представлениям о стабильности и адаптивности этих организмов в экосистемах океана.