Ученые выяснили, почему цианобактерии образуют плотные скопления при атаке хищников. Рассказываем, как флокуляция защищает бактерии и влияет на биологический углеродный насос в мировых водах.
Ученые из Лондонского университета королевы Марии обнаружили, что крошечные фотосинтезирующие бактерии объединяются в защитные группы при нападении хищников — стратегия выживания, которая также может влиять на то, как углерод хранится в мировых водах. Исследование опубликовано в журнале The ISME Journal.
Работа помогает объяснить давнюю биологическую загадку: почему цианобактерии вкладывают энергию в образование хлопьев (флокуляцию), несмотря на очевидные затраты ресурсов. Исследователи изучали взаимодействие между бактерией Synechocystis и хищником Pseudomonas aeruginosa. Хищник использует микроскопическое молекулярное «оружие» для прокалывания клеток и потребления питательных веществ. В ответ цианобактерии быстро образуют плотные скопления, окруженные защитным слоем внеклеточной слизи, что значительно затрудняет хищникам доступ к клеткам внутри.
Команда обнаружила, что хищники более успешно размножались, атакуя мутантные цианобактерии, которые не могли образовывать защитные скопления. Это является убедительным доказательством того, что флокуляция — эффективная защита от бактериального хищничества. Реакция запускается простым контактом с чужеродными бактериями, что позволяет предположить, что цианобактерии способны различать «свое» и «чужое» на микроскопическом уровне.
Помимо раскрытия микробной борьбы, полученные результаты помогут понять глобальный климатический процесс. Когда цианобактерии образуют плотные хлопья, они с большей вероятностью опускаются на дно, перенося поглощенный углерод в глубокие воды. Этот процесс, известный как «биологический углеродный насос», играет решающую роль в регулировании концентрации CO₂ в атмосфере.
«Это напоминает мне львов и антилоп гну в Серенгети — можно увидеть, как P. aeruginosa ловит и лизирует те цианобактерии, которые были слишком медлительны, чтобы проникнуть в стадо», — комментирует Конрад Маллино из Лондонского университета королевы Марии. По словам эксперта, бактериальное хищничество может быть решающим фактором в регулировании уровня углерода в окружающей среде, открывая новое направление для исследований.
Цианобактерии преобразовали биосферу около 2,5 миллиардов лет назад и сегодня производят более 20% мирового кислорода. Исследование показывает, что микроскопические бактерии работают вместе, чтобы защитить себя, и такое поведение имеет неожиданные последствия для того, как планета хранит углерод.
