Mistrzowie oszczędności energii

Bakterie SAR11 dominują w powierzchniowych wodach morskich na całym świecie, w niektórych rejonach stanowią nawet 40% wszystkich bakterii morskich. Ich niezwykła liczebność wynika z wyjątkowej strategii ewolucyjnej: maksymalnego uproszczenia genomu.

Reklama

W środowiskach ubogich w składniki odżywcze taka strategia się opłaca. Mniej genów oznacza mniejsze zużycie energii, a to daje przewagę w stabilnych, „chudych” oceanicznych warunkach.

Ewolucyjna pułapka

Problem pojawia się wtedy, gdy środowisko przestaje być stabilne. Badanie opublikowane w czasopiśmie Nature Microbiology wykazało, że wiele bakterii SAR11 utraciło geny odpowiedzialne za kontrolę cyklu komórkowego, czyli precyzyjne sterowanie replikacją DNA i podziałem komórki.

W praktyce oznacza to, że w zmieniających się warunkach (np. przy nagłym wzroście dostępnych składników odżywczych) komórki SAR11 zaczynają się „gubić”. Zamiast spowolnić wzrost, nadal kopiują DNA, ale nie potrafią się prawidłowo dzielić.

Powstają powiększone, nieprawidłowe komórki z nadmiarem chromosomów, które z czasem obumierają. Co zaskakujące, dzieje się tak nawet wtedy, gdy pożywienia w wodzie nie brakuje.

Reklama

Dlaczego SAR11 przegrywają podczas zakwitów?

Nowe odkrycia pomagają też wyjaśnić znane od dawna zjawisko: spadek liczebności SAR11 w późnych fazach zakwitów fitoplanktonu.

Gdy w oceanie przybywa rozpuszczonej materii organicznej, inne mikroorganizmy potrafią szybko się przystosować. SAR11 wyspecjalizowane w stabilnych warunkach tracą konkurencyjność, bo ich uproszczona „biologia wewnętrzna” nie radzi sobie z nagłymi zmianami.

Co to oznacza dla oceanów i klimatu?

Bakterie SAR11 mają ogromny wpływ na obieg węgla w oceanach, a więc pośrednio także na klimat Ziemi. Jeśli wraz z postępującym ociepleniem oceany staną się bardziej zmienne, mikroorganizmy o większej elastyczności mogą zacząć wypierać SAR11.

Jak podkreślają autorzy badania, zmiany środowiskowe nie muszą działać wyłącznie poprzez „brak zasobów”. Mogą też zakłócać wewnętrzne procesy komórkowe organizmów, które dotąd radziły sobie najlepiej.

Kolejny krok naukowców

Zespół badawczy planuje teraz skupić się na poznaniu molekularnych mechanizmów odpowiedzialnych za te zaburzenia. Lepsze zrozumienie funkcjonowania SAR11 pomoże dokładniej przewidywać, jak zmienią się ekosystemy morskie w przyszłości.

Badanie zostało przeprowadzone przez naukowców z University of Southern California i pokazuje, że nawet najbardziej rozpowszechnione formy życia mogą być zaskakująco kruche w obliczu szybko zmieniającego się świata.

Źródło: Uniwersytet Południowej Kalifornii