Sekretna rola bakterii redukujących siarczany w ochronie mórz!

Sekretna rola bakterii redukujących siarczany w ochronie mórz!

Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Science Advances bada kluczową rolę bakterii redukujących siarczany (SRB) w rozkładzie materii organicznej w dnie morskim. Prace badawcze przeprowadzili dr Lars Wöhlbrand i prof. dr Ralf Rabus z Uniwersytetu w Oldenburgu pod kierownictwem. Drobnoustroje te, w szczególności rodzina Desulfobacteraceae, są aktywne w strefach wolnych od tlenu na Ziemi i w znacznym stopniu przyczyniają się do produkcji dwutlenku węgla (CO2).

Desulfobacteraceae mają modułowy metabolizm, który pozwala im wykorzystywać różnorodne cząsteczki organiczne. W badaniu hodowano i szeroko testowano sześć różnych szczepów tych bakterii. Mikroorganizmom podano 35 różnych pokarmów i zbadano je w 80 określonych warunkach. Wyniki pokazują, że różne typy metabolizmu wykorzystują podobne narzędzia molekularne do degradacji. To wyjaśnia globalną dystrybucję i elastyczność charakteru Desulfobacteraceae.

Rola bakterii w obiegu węgla

Szacuje się, że bakterie redukujące siarczany odpowiadają za ponad połowę degradacji materiału organicznego w wodach przybrzeżnych i obszarach szelfowych. Ich działanie prowadzi do powstawania w osadach siarkowodoru i czarnego siarczku żelaza. Pomimo ich znaczenia, rola Desulfobacteraceae w obiegu węgla jest często niedoceniana. W próbkach osadów pobranych z różnych siedlisk morskich wykryto markery genetyczne niektórych kluczowych modułów.

Jeden szczególnie godny uwagi szczep, Desulfococcus multivorans, ma kompletny genom składający się z pojedynczego, okrągłego chromosomu o 4 455 399 parach zasad. Ich wielkość waha się od innych SRB, takich jak Desulfotalea psychrophila po Desulfobacterium autothropicum HRM2. Analiza genomu zidentyfikowała nie tylko geny tRNA i rRNA, ale także liczne geny związane z różnorodnością ekonomiczną i zdolnościami adaptacyjnymi tych bakterii.

Elastyczność metaboliczna

W badaniu podkreślono, że SRB mogą przekształcać nie tylko siarczany, ale także różnorodne związki organiczne, które są trudne do rozkładu. Rekonstrukcja metaboliczna D. multivorans pokazuje, że bakterie te są zdolne do degradacji substratów aromatycznych i alifatycznych, które są utleniane do CO2 na drodze Wooda-Ljungdahla. Wykorzystują różnorodne enzymy niezbędne do β-oksydacji i reagują adaptacyjnie na stres tlenowy.

Różnorodność enzymów i duży zakres analiz proteomu wskazują na dużą zdolność metaboliczną, jaką te bakterie są w stanie rozwinąć. Wyniki te mogą odegrać kluczową rolę w zrozumieniu wpływu zmian klimatycznych na ekosystemy morskie. Wraz ze spadkiem poziomu tlenu w oceanach znaczenie SRB w rozkładaniu materii organicznej może jeszcze wzrosnąć.

Badania te nie tylko dostarczają nowego wglądu w procesy biologiczne wspierające obieg węgla, ale także otwierają perspektywy dla przyszłych badań mających na celu zrozumienie metabolizmu drobnoustrojów na poziomie genetycznym. Desulfobacteraceae skupiają się nie tylko na kluczowych czynnikach degradacji węgla, ale także w imponujący sposób wykazują plastyczność i zdolności adaptacyjne życia drobnoustrojów w złożonych ekosystemach.

Kompleksowe badania nad rozmieszczeniem, procesami metabolicznymi i znaczeniem ekologicznym Desulfobacteraceae przyczyniają się do pogłębienia naszej wiedzy na temat dynamiki węgla i ich interakcji z chemią oceanów. Wnioski uzyskane z tego badania mogą mieć daleko idące implikacje dla zrozumienia ekologii drobnoustrojów morskich i globalnego obiegu węgla.

uol.de donosi, że… I PMC wyjaśnia podstawowe aspekty genetyczne... I sigmaearth poszerza kontekst roli SRB…