Каждый (пятый) наш вдох — друзья фитопланктона и почему они важны
Микроорганизмы в мировом океане улавливают солнечную энергию, катализируют ключевые биогеохимические превращения элементов, производят и потребляют парниковые газы и формируют основу морской пищевой сети. Исследователи из лаборатории Сони Дирман в обсерватории Ламонт-Доэрти изучают эти экосистемные процессы, фокусируясь на фитопланктоне — микроскопических водорослях, которые поглощают CO₂, солнечный свет и питательные вещества, производя кислород, необходимый для выживания человека.
«Один из девизов нашей лаборатории — "сделай вдох, поблагодари фитопланктон"», — говорит исследователь Мэттью Харке. Диатомовые водоросли, тип фитопланктона, по оценкам, производят пятую часть кислорода, которым мы дышим. Новое исследование, опубликованное в журнале ISME, показывает, что для выживания в суровых условиях открытого океана этим водорослям необходимы бактерии-симбионты. «Теперь наш девиз должен звучать так: "сделай вдох, поблагодари фитопланктон и его друзей"», — отмечает Харке.
Ученые охарактеризовали симбиотические отношения между диатомеей и азотфиксирующей цианобактерией. Партнер-бактерия способен фиксировать атмосферный азот и преобразовывать его в доступную форму, снабжая водоросль необходимым азотом в обмен на защиту (у диатомей есть стекловидный панцирь) и углерод. Исследование также выявило генетические механизмы, позволяющие организмам оставаться вместе и размножаться. Образцы для работы были собраны в центральной части Тихого океана, в Северном субтропическом круговороте (NPSG) — обширном «океанской пустыне» с дефицитом азота и фосфора.
«С помощью молекулярных инструментов мы секвенировали все гены, которые включались и выключались в этом партнерстве, и использовали суперкомпьютеры, чтобы реконструировать, как их метаболизмы переплетаются в течение суточных циклов», — пояснил Харке. Работа выполнена в рамках масштабного проекта Simons Collaboration on Ocean Processes and Ecology (SCOPE). По мере изменения климата бедные питательными веществами океанические регионы, подобные NPSG, будут расширяться, что, вероятно, повысит важность таких симбиотических партнерств для глобальной экосистемы.