Хорватские и немецкие ученые обнаружили бактерии, которые «эгоистично» запасают питательные вещества в пресноводных озерах Хорватии. Вместо того, чтобы расщеплять сложные углеводы снаружи клетки, «бактерии-эгоисты» затягивают их внутрь, лишая другие микроорганизмы доступа к ценным ресурсам. Открытие проливает свет на малоизученные механизмы переработки органики в водоемах и помогает понять, как микроорганизмы контролируют круговорот углерода в природе. Исследование опубликовано в журнале Cell Reports.
Бактерии играют ключевую роль в разложении органического вещества, превращая сложные молекулы в доступные для других организмов питательные вещества. Большинство бактерий расщепляют полисахариды вне клетки, что позволяет другим членам экологического сообщества использовать продукты распада. Однако некоторые виды действуют иначе — они поглощают целые молекулы и переваривают их внутри себя, лишая соседей доступа к ресурсам. Такой механизм, названный «эгоистичным поглощением», ранее находили только в морских экосистемах и кишечнике животных. Теперь ученые доказали, что он встречается и в пресноводных условиях, причем его активность зависит от времени года и обилия питательных веществ в озере.
Исследователи изучили два озера: Козяк (олиготрофное, с низким содержанием питательных веществ) и Црнишево (мезотрофное, более богатое органикой). Ученые собрали пробы воды весной и летом 2022 года, а также зимой 2023 года, после чего добавили шесть видов флуоресцентно меченых полисахаридов и отслеживали, как бактерии их перерабатывают. С помощью генетического секвенирования авторы работы определили, какие виды бактерий используют «эгоистичный» механизм и как меняется их активность в разные сезоны.
Результаты показали, что «эгоистичные» бактерии присутствовали в обоих озерах, но их количество сильно различалось и зависело от сезона. В мезотрофном Црнишево пик активности пришелся на лето, когда в результате цветения фитопланктона повышалось количество доступной органики. В олиготрофном Козяке бактерии чаще были эгоистичными зимой, запасая питательные вещества внутри клеток, когда ресурсов в озере было особенно мало. Особенно эгоистичных бактерий привлекал пуллулан — полисахарид, который производят грибы. «Одно из самых неожиданных открытий — то, что бактерии перерабатывают не все полисахариды одинаково. Они проявляют избирательность, что может влиять на состав микробного сообщества и пищевую сеть озера», — отмечает Андреа Чакович, первый автор исследования из Института Руджера Бошковича в Хорватии. Ученые также идентифицировали основные группы «эгоистичных» бактерий: Bacteroidota, Planctomycetota, Verrucomicrobiota и некоторые виды Gammaproteobacteria.
Открытие важно для понимания того, как изменение климата может повлиять на озерные экосистемы. Например, сокращение периода ледостава (образования на поверхности водоема неподвижного льда) в холодных озерах, подобных Козяку, может изменить динамику круговорота углерода. «Когда зимой озеро замерзает, это похоже на перезагрузку системы, и это то, что можно изменить в будущем, потому что из-за изменения климата такие моменты замерзания становятся менее частыми, чем раньше, — сообщает соавтор исследования Санди Орлич из Института Руджера Бошковича. — Понимание того, как различные бактерии расщепляют сахара, поможет нам понять глобальную картину круговорота сахаров и углерода и то, как на это повлияет изменение климата». В дальнейшем ученые планируют исследовать гены и ферменты, отвечающие за «эгоистичный» механизм, а также проверить, насколько широко он распространен в других пресноводных и наземных экосистемах.
Автор: Богдан Скиба.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
