Sulfaattia vähentävien bakteerien salainen rooli meren suojelussa!

Sulfaattia vähentävien bakteerien salainen rooli meren suojelussa!

Science Advances -lehdessä julkaistu uusi tutkimus tutkii sulfaattia vähentävien bakteerien (SRB) kriittistä roolia merenpohjan orgaanisen aineen hajoamisessa. Tutkimustyön suorittivat tohtori Lars Wöhlbrand ja professori tohtori Ralf Rabus Oldenburgin yliopistosta. Nämä mikrobit, erityisesti Desulfobacteraceae-perhe, toimivat maapallon hapettomilla alueilla ja edistävät merkittävästi hiilidioksidin (CO2) tuotantoa.

Desulfobacteraceaeilla on modulaarinen aineenvaihdunta, jonka ansiosta ne voivat hyödyntää erilaisia ​​orgaanisia molekyylejä. Tutkimuksessa viljeltiin kuutta erilaista näiden bakteerikantaa ja testattiin laajasti. Mikrobeille annettiin 35 erilaista ruokaa ja niitä tutkittiin 80 erityisolosuhteissa. Tulokset osoittavat, että erilaiset aineenvaihduntatyypit käyttävät samanlaisia ​​molekyylityökaluja hajoamiseen. Tämä selittää Desulfobacteraceae-bakteerin maailmanlaajuisesti jakautuneen ja joustavan luonteen.

Bakteerien rooli hiilikierrossa

On arvioitu, että sulfaattia pelkistävät bakteerit aiheuttavat yli puolet orgaanisen materiaalin hajoamisesta rannikkovesissä ja hyllyalueilla. Niiden aktiivisuus johtaa rikkivedyn ja mustan rautasulfidin muodostumiseen sedimentissä. Huolimatta niiden tärkeydestä, Desulfobacteraceae-bakteerien roolia hiilen kierrossa aliarvioidaan usein. Tiettyjen keskeisten moduulien geneettisiä markkereita on havaittu useista merellisistä elinympäristöistä otetuista sedimenttinäytteistä.

Yhdellä erityisen merkittävällä kannalla, Desulfococcus multivoransilla, on täydellinen genomi, joka koostuu yhdestä, pyöreästä kromosomista, jossa on 4 455 399 emäsparia. Tämän koko vaihtelee muista SRB:istä, kuten Desulfotalea psychrophilasta Desulfobacterium autotrophicum HRM2:een. Genomianalyysissä ei ole tunnistettu vain tRNA:n ja rRNA:n geenejä, vaan myös lukuisia geenejä, jotka liittyvät näiden bakteerien taloudelliseen monimuotoisuuteen ja sopeutumiskykyyn.

Metabolinen joustavuus

Tutkimus korostaa, että SRB:t voivat muuntaa sulfaatin lisäksi useita orgaanisia yhdisteitä, joita on vaikea hajottaa. D. multivoransin metabolinen rekonstruktio osoittaa, että nämä bakteerit pystyvät hajottamaan aromaattisia ja alifaattisia substraatteja, jotka hapetetaan CO2:ksi Wood-Ljungdahl-reitin kautta. Ne käyttävät erilaisia ​​entsyymejä, joita tarvitaan β-hapetukseen ja reagoivat mukautuvasti happistressiin.

Entsyymien monimuotoisuus ja proteomianalyysien suuri kattavuus osoittavat vankkaa metabolista kapasiteettia, jonka nämä bakteerit pystyvät kehittämään. Näillä tuloksilla voi olla ratkaiseva rooli ilmastonmuutoksen vaikutusten ymmärtämisessä meriekosysteemeihin. Valtamerien happipitoisuuksien alenemisen myötä SRB:n merkitys orgaanisen aineksen hajottamisessa voi entisestään kasvaa.

Tämä tutkimus ei ainoastaan ​​tarjoa uusia näkemyksiä hiilen kiertoa tukeviin biologisiin prosesseihin, vaan avaa myös näkökulmia tuleville tutkimuksille, jotka pyrkivät ymmärtämään mikrobien aineenvaihduntaa geneettisellä tasolla. Desulfobacteraceae-bakteerit eivät ole vain huomion kohteena avaintekijöinä hiilen hajoamisessa, vaan ne osoittavat myös vaikuttavasti mikrobielämän plastisuuden ja sopeutumiskyvyn monimutkaisissa ekosysteemeissä.

Kattavat tutkimukset Desulfobacteraceae-bakteerien levinneisyydestä, aineenvaihduntaprosesseista ja ekologisesta merkityksestä auttavat syventämään ymmärrystämme hiilidynamiikasta ja niiden vuorovaikutuksista valtamerikemian kanssa. Tästä tutkimuksesta saaduilla oivalluksilla voi olla kauaskantoisia vaikutuksia meren mikrobiekologian ja maailmanlaajuisen hiilikierron ymmärtämiseen.

uol.de raportoi, että… ja PMC selittää geneettisiä perusnäkökohtia... ja sigmaearth laajentaa kontekstia SRB:n rooliin...