Tajná úloha baktérií redukujúcich sírany pri ochrane morí!

Tajná úloha baktérií redukujúcich sírany pri ochrane morí!

Nová štúdia publikovaná v časopise Science Advances skúma kritickú úlohu baktérií redukujúcich sírany (SRB) pri rozklade organickej hmoty na morskom dne. Výskumnú prácu vykonali Dr. Lars Wöhlbrand a prof. Dr. Ralf Rabus z univerzity v Oldenburgu. Tieto mikróby, najmä čeľaď Desulfobacteraceae, sú aktívne v bezkyslíkatých zónach Zeme a významne prispievajú k produkcii oxidu uhličitého (CO2).

Desulfobacteraceae majú modulárny metabolizmus, ktorý im umožňuje využívať rôzne organické molekuly. V štúdii sa kultivovalo a rozsiahlo testovalo šesť rôznych kmeňov týchto baktérií. Mikróbom bolo podaných 35 rôznych potravín a skúmaných za 80 špecifických podmienok. Výsledky ukazujú, že rôzne typy metabolizmu využívajú podobné molekulárne nástroje na degradáciu. To vysvetľuje globálne rozšírený a flexibilný charakter Desulfobacteraceae.

Úloha baktérií v uhlíkovom cykle

Odhaduje sa, že baktérie redukujúce sírany zodpovedajú za viac ako polovicu degradácie organického materiálu v pobrežných vodách a šelfových oblastiach. Ich činnosť vedie k tvorbe sírovodíka a čierneho sírnika železitého v sedimente. Napriek ich významu je úloha Desulfobacteraceae v uhlíkovom cykle často podceňovaná. Genetické markery určitých kľúčových modulov boli zistené vo vzorkách sedimentov získaných z rôznych morských biotopov.

Jeden obzvlášť pozoruhodný kmeň, Desulfococcus multivorans, má kompletný genóm pozostávajúci z jediného kruhového chromozómu s 4 455 399 pármi báz. Veľkosť sa pohybuje od iných SRB, ako je Desulfotalea psychrophila až po Desulfobacterium autotrophicum HRM2. Genomická analýza identifikovala nielen gény pre tRNA a rRNA, ale aj početné gény spojené s ekonomickou diverzitou a adaptabilitou týchto baktérií.

Metabolická flexibilita

Štúdia zdôrazňuje, že SRB môžu premieňať nielen sírany, ale aj rôzne organické zlúčeniny, ktoré sa ťažko degradujú. Metabolická rekonštrukcia D. multivorans ukazuje, že tieto baktérie sú schopné degradovať aromatické a alifatické substráty, ktoré sú oxidované na CO2 prostredníctvom Wood-Ljungdahlovej dráhy. Používajú rôzne enzýmy, ktoré sú potrebné na β-oxidáciu a adaptívne reagujú na kyslíkový stres.

Rozmanitosť enzýmov a vysoké pokrytie analýz proteómov naznačuje robustnú metabolickú kapacitu, ktorú sú tieto baktérie schopné vyvinúť. Tieto výsledky môžu zohrávať kľúčovú úlohu pri pochopení vplyvov zmeny klímy na morské ekosystémy. S klesajúcimi hladinami kyslíka v oceánoch by sa význam SRB pri rozklade organickej hmoty mohol ďalej zvyšovať.

Tento výskum poskytuje nielen nové poznatky o biologických procesoch, ktoré podporujú kolobeh uhlíka, ale otvára aj perspektívy pre budúce štúdie, ktoré sa snažia pochopiť mikrobiálny metabolizmus na genetickej úrovni. Desulfobacteraceae sú nielen v centre pozornosti ako kľúčové faktory degradácie uhlíka, ale tiež pôsobivo demonštrujú plasticitu a adaptabilitu mikrobiálneho života v zložitých ekosystémoch.

Komplexné štúdie o distribúcii, metabolických procesoch a ekologickom význame Desulfobacteraceae prispievajú k prehĺbeniu nášho chápania dynamiky uhlíka a ich interakcií s chémiou oceánov. Poznatky získané z tejto štúdie by mohli mať ďalekosiahle dôsledky na pochopenie morskej mikrobiálnej ekológie a globálneho uhlíkového cyklu.

uol.de uvádza, že… a PMC vysvetľuje základné genetické aspekty... a sigmaearth rozširuje kontext o úlohe SRB...