Nowe badanie: partnerstwo okrzemek i bakterii rozwiązuje zagadkę azotu w oceanach

WarsawNaukowcy odkryli zaskakującą współpracę w oceanach. Badacze z Instytutu Maxa Plancka, Instytutu Alfreda Wegenera oraz Uniwersytetu Wiedeńskiego opisali, jak morskie okrzemki zdobywają niezbędny do wzrostu azot. Współpraca między morskim okrzemkiem a bakterią odgrywa kluczową rolę w dostarczaniu azotu do oceanów, co wpływa na życie morskie na całym świecie.

To ważna kwestia z kilku powodów:

• Azot jest kluczowym pierwiastkiem dla wzrostu roślin, zarówno na lądzie, jak i w oceanach.
• Azot atmosferyczny musi być przekształcony w użyteczną formę – amoniak. Proces ten przeprowadzają bakterie wiążące azot.
• Podczas gdy niektóre rośliny uprawne korzystają z partnerstwa z bakteriami Rhizobium do wiązania azotu, źródło azotu dla morskich okrzemek było do tej pory zagadką.

Nowe badanie wykazało, że bakterie z rodzaju Rhizobia, które zwykle żyją w symbiozie z roślinami takimi jak soja, również występują u morskich okrzemek. To odkrycie rozwiązuje dawną zagadkę i może przyczynić się do poprawy rolnictwa.

Naukowcy dawniej sądzili, że sinice są głównymi organizmami wiążącymi azot w oceanie. Jednak poziomy azotu obserwowane w wielu miejscach nie pasowały do tej teorii. Badacze odkryli później fragmenty genów związane z wiązaniem azotu w innych mikroorganizmach, lecz nie mogli ustalić, który organizm za to odpowiada.

W 2020 roku naukowcy z Bremy oraz tropikalnego Atlantyku po zebraniu próbek wody morskiej, w ciągu kolejnych trzech lat, starannie zrekonstruowali kod genetyczny tajemniczej bakterii wiążącej azot. Bakteria ta, podobna do Rhizobium, może współżyć z innymi organizmami.

Zobacz również:

Dzisiaj · 22:07

Tajemnice i języki londyńskiej metropolii elżbietańskiej odkryte

Zespół opracował narzędzie pozwalające obserwować Rhizobię w jej naturalnym środowisku. Odkryli, że bakteria ta żyje wewnątrz okrzemek i nazwali ją Candidatus Tectiglobus diatomicola. Dzięki technologii nanoSIMS stwierdzili, że Rhizobia wymienia z okrzemką ustalone ilości azotu w zamian za węgiel. Bakteria produkuje więcej azotu, niż sama potrzebuje, co wspomaga wzrost okrzemek.

Badacze odkryli, że współpraca między okrzemkami a bakteriami jest powszechna w oceanach, zwłaszcza tam, gdzie występuje mało sinic. Oznacza to, że odgrywają one istotną rolę w procesie wiązania azotu i produktywności morskiej. Te odkrycia pomagają nam lepiej zrozumieć ekosystemy morskie oraz to, jak oceany pochłaniają węgiel.

Z punktu widzenia ewolucji ta relacja jest interesująca. Jest podobna do wczesnego formowania się organelli w sinicach i może wskazywać na podobny proces ewolucyjny. Małe rozmiary i cechy podobne do organelli morskich Rhizobiales sugerują, że można by je wykorzystać do stworzenia roślin wiążących azot poprzez inżynierię genetyczną.

Odkrycie współpracy między okrzemkami a Rhizobią rozwiązuje ważną zagadkę oceaniczną i może wspomóc rolnictwo. Naukowcy zamierzają kontynuować badania nad tym partnerstwem oraz poszukiwać innych przykładów w oceanach. W badaniach biorą udział Instytut Maxa Plancka ds. Mikrobiologii Morskiej, Instytut Alfreda Wegenera oraz Uniwersytet Wiedeński.