Den hemliga rollen för sulfatreducerande bakterier i marin bevarande!

Den hemliga rollen för sulfatreducerande bakterier i marin bevarande!

En ny studie publicerad i tidskriften Science Advances undersöker den kritiska rollen av sulfatreducerande bakterier (SRB) i nedbrytningen av organiskt material i havsbotten. Forskningsarbetet utfördes av Dr Lars Wöhlbrand och Prof Dr Ralf Rabus från universitetet i Oldenburg ledde. Dessa mikrober, särskilt familjen Desulfobacteraceae, är aktiva i syrefria zoner på jorden och bidrar avsevärt till produktionen av koldioxid (CO2).

Desulfobacteraceae har en modulär metabolism som gör att de kan använda en mängd olika organiska molekyler. I studien odlades sex olika stammar av dessa bakterier och testades omfattande. Mikroberna fick 35 olika livsmedel och undersöktes under 80 specifika förhållanden. Resultaten visar att de olika typerna av metabolism använder liknande molekylära verktyg för nedbrytning. Detta förklarar den globalt distribuerade och flexibla naturen hos Desulfobacteraceae.

Bakteriernas roll i kolets kretslopp

Man uppskattar att sulfatreducerande bakterier står för mer än hälften av nedbrytningen av organiskt material i kustvatten och hylla. Deras aktivitet leder till bildandet av vätesulfid och svart järnsulfid i sedimentet. Trots deras betydelse underskattas ofta Desulfobacteraceaes roll i kolets kretslopp. De genetiska markörerna för vissa nyckelmoduler har upptäckts i sedimentprover från olika marina livsmiljöer.

En särskilt anmärkningsvärd stam, Desulfococcus multivorans, har ett komplett genom som består av en enda, cirkulär kromosom på 4 455 399 baspar. Detta varierar i storlek från andra SRB som Desulfotalea psychrophila till Desulfobacterium autotrophicum HRM2. Den genomiska analysen har identifierat inte bara gener för tRNA och rRNA, utan också många gener associerade med den ekonomiska mångfalden och anpassningsförmågan hos dessa bakterier.

Metabolisk flexibilitet

Studien visar att SRB kan omvandla inte bara sulfat, utan också en mängd olika organiska föreningar som är svåra att bryta ned. Metabolisk rekonstruktion av D. multivorans visar att dessa bakterier är kapabla att bryta ned aromatiska och alifatiska substrat, som oxideras till CO2 via Wood-Ljungdahl-vägen. De använder en mängd olika enzymer som krävs för β-oxidation och reagerar adaptivt på syrestress.

Mångfalden av enzymer och den höga täckningen av proteomanalyserna indikerar en robust metabolisk kapacitet som dessa bakterier kan utveckla. Dessa resultat kan spela en avgörande roll för att förstå klimatförändringarnas effekter på marina ekosystem. Med sjunkande syrehalter i haven kan SRB:s betydelse för att bryta ner organiskt material öka ytterligare.

Den här forskningen ger inte bara nya insikter om de biologiska processer som stödjer kolets kretslopp, utan öppnar också perspektiv för framtida studier som försöker förstå mikrobiell metabolism på genetisk nivå. Desulfobacteraceae är inte bara i fokus som nyckelfaktorer i kolnedbrytning, utan demonstrerar också på ett imponerande sätt plasticiteten och anpassningsförmågan hos mikrobiellt liv i komplexa ekosystem.

De omfattande studierna av distributionen, metaboliska processer och ekologisk betydelse av Desulfobacteraceae bidrar till att fördjupa vår förståelse av koldynamik och deras interaktioner med havskemi. Insikterna från denna studie kan ha långtgående konsekvenser för förståelsen av marin mikrobiell ekologi och den globala kolcykeln.

uol.de rapporterar att... och PMC förklarar grundläggande genetiska aspekter... och sigmaearth utökar sammanhanget om SRB:s roll...