Occhio di batteri con pacchetti ricchi di sostanze nutritive

Grande giocatore Il batterio marino Prochlorococcus può seminare gli oceani con sostanze nutritive attraverso piccole vescicole (visibili vicino alla superficie cellulare).

Secondo un nuovo studio, l'organismo fotosintetico più abbondante al mondo getta innumerevoli piccoli sacchi negli oceani, che potrebbero avere un impatto drammatico sugli ecosistemi marini. Questi germogli microbici contengono proteine ​​e materiale genetico, che può influenzare la crescita di altri microbi marini e persino proteggerli contro i virus.

Gli oceani comprendono l'ecosistema più grande del mondo e i cianobatteri - organismi unicellulari che traggono la loro energia attraverso la fotosintesi - sono il gruppo chiave. Un tipo di cianobatteri, Prochlorococcus , è l'organismo fotosintetico più abbondante del pianeta, pari a miliardi di miliardi di miliardi. Questi minuscoli organismi rappresentano circa il 10% di tutta la fotosintesi sulla Terra, che costituisce la base della catena alimentare e fornisce all'atmosfera ossigeno. Ora, i ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) guidati dall'oceanografa biologica Sallie Chisholm hanno scoperto che i cianobatteri possono giocare un ruolo ancora più grande nell'ecosistema di quanto si pensasse in precedenza.

In un documento pubblicato online oggi a Scienza , La squadra di Chisholm lo riporta i cianobatteri secernono vescicole - piccole sacche chiuse a membrana - nell'oceano circostante . Chisholm osservò per la prima volta le vescicole nel 2008 quando una delle sue studentesse, Anne Thompson, individuò piccoli boccioli sulla superficie di Prochlorococcus sotto un microscopio elettronico. "Blebs, li abbiamo chiamati", ricorda Chisholm, "come piccole bollicine." Un paio di anni dopo, il collega postdottorato del MIT Steven Biller propose che queste vescicole potessero essere vescicole, in base alla loro somiglianza con le vescicole di altre specie. Lo confermò isolando le bolle e esaminandole più a fondo al microscopio elettronico. Le vescicole erano almeno altrettanto abbondanti dei batteri stessi.

Queste osservazioni iniziali sono state fatte su batteri coltivati ​​in laboratorio e potrebbero non applicarsi necessariamente ai microbi selvatici. Pertanto, Biller è andato in campo, raccogliendo centinaia di litri di acqua marina dalla costa del Massachusetts e dal Mar dei Sargassi vicino alle Bermuda. Ha trovato vescicole in questi campioni proprio come quelli nelle culture di laboratorio. L'analisi del contenuto dei blebs ha rivelato una varietà di molecole biologiche: proteine, DNA e RNA. Sequenziare il DNA ha rivelato che proveniva da una varietà di microbi, non solo Prochlorococcus . Quindi, queste vescicole sembrano essere una caratteristica generale dei microrganismi marini.

Poiché sono così abbondanti e poiché contengono varie biomolecole, queste vescicole costituiscono una significativa fonte di carbonio organico, azoto e fosforo su cui altri organismi potrebbero nutrirsi. Infatti, Chisholm e i suoi colleghi hanno dimostrato che altri batteri non fotosintetici possono crescere usando le vescicole cianobatteriche come unica fonte di carbonio. "Questo è un po 'pulito," dice Marvin Whiteley, un microbiologo presso l'Università del Texas, Austin, che non è stato coinvolto nello studio. "Cambia davvero il modo in cui pensiamo agli ecosistemi marini e al modo in cui vengono impostati e in che modo vengono forniti i nutrienti".

Un'altra conseguenza importante di questa scoperta è che, nelle parole di Biller, "è una sorta di fare molte più domande che rispondere". Forse la più grande nuova domanda è perché i batteri producono queste vescicole in primo luogo. Gli autori offrono alcune ipotesi. In primo luogo, i cianobatteri traggono beneficio dalla vita tra altri tipi di batteri. Fornire vescicole come cibo per gli altri batteri incoraggerebbe questa sistemazione vivente. In alternativa, poiché le vescicole contengono DNA, possono facilitare lo scambio di materiale genetico tra singoli batteri, un processo noto come trasferimento genico orizzontale. Ultimo e forse più interessante, le vescicole possono aiutare a difendersi dai virus. Il gruppo di Chisholm ha dimostrato che quando i virus noti per attaccare i cianobatteri vengono mescolati con le vescicole, i virus si attaccano alle vescicole e sembrano infettarli come se le vescicole fossero cellule viventi. Gli autori quindi ipotizzano che queste vescicole possano funzionare come esche cellulari, distraendo i virus in modo da non infettare i cianobatteri.

Qualunque sia il loro scopo, queste vescicole dimostrano che abbiamo ancora molto da imparare sulla vita negli oceani. "Non abbiamo deciso di studiare questo," dice Chisholm, "ma Prochlorococcus mette sempre le cose di fronte a noi per studiare.

Loading ..

Recent Posts

Loading ..