Микроорганизмы сражаются в водорослевых цветениях

Невидимая война бушует между мельчайшими организмами океана, и она имеет важные последствия для понимания роли океана в изменении климата, согласно новому исследованию.

Дэвид Нидхэм и Джед Фурман из Колледжа литературы, искусств и наук Университета Южной Калифорнии (USC Dornsife) отбирали пробы воды у побережья Южной Калифорнии в течение пяти месяцев, почти ежедневно после возникновения цветения водорослей. Они обнаружили, что сообщество микроорганизмов не является однородным. Вместо этого они нашли следы постоянной битвы между десятками видов, где удача каждый день благоволила разным организмам.

Эти крошечные организмы, известные как фитопланктон, не только составляют основу пищевой цепи в океане, но и являются основными "поглотителями" углекислого газа из атмосферы планеты.

Ученые, занимающиеся проблемой глобального потепления, крайне заинтересованы в пристальном изучении фитопланктона. Эти микроскопические растения, большинство из которых размером с толщину листа бумаги, осуществляют примерно половину мировой фиксации углерода — то есть преобразуют CO₂ из атмосферы в органические соединения, которые могут использоваться другими организмами.

Разные виды фитопланктона справляются с фиксацией углекислого газа в разной степени. Это делает важным для исследователей получение более детального понимания водорослевых цветений, если они надеются количественно оценить их роль в фиксации и секвестрации углерода.

Большинство предыдущих попыток изучить цветения полагались на микроскопический анализ для классификации видов фитопланктона — проблематичная стратегия, учитывая, что многие организмы имеют схожий вид. Вместо этого Нидхэм и Фурман проанализировали рибосомную РНК организмов, которая дает каждому виду отличительную и поддающуюся количественной оценке сигнатуру. В частности, они секвенировали РНК из частей клетки, осуществляющих фотосинтез, — хлоропластов.

Авторы были удивлены не только огромным разнообразием фитопланктона в изученном цветении — они насчитали около трех десятков различных видов — но и постоянными и резкими сдвигами в том, какие виды доминировали. Некоторые изменения можно объяснить пространственной изменчивостью, однако состав проб менялся слишком резко, чтобы это было единственной причиной.

Кроме того, по мере изменения фитопланктона менялись и виды бактерий и других микроорганизмов, которые питаются производимым им органическим материалом. В один из дней отбора проб команда с удивлением обнаружила, что доминирующими видами были представители группы архей — одноклеточных микроорганизмов, которые когда-то считались обитателями только экстремальных сред, таких как горячие источники.