Микроскопические капельки на поверхности листьев дают убежище бактериям, которые в противном случае не смогли бы выжить в засушливое дневное время, согласно новому исследованию, опубликованному сегодня в eLife.
Понимание этой стратегии выживания бактерий в засушливых условиях может позволить ученым разработать методы, поддерживающие здоровые микробиомы растений в сельскохозяйственных и природных условиях.
Поверхность среднего листа растения кишит примерно 10 миллионами микробов - населением, сравнимым с населением крупных городов, - которые способствуют здоровью и повседневному функционированию растения. Ученые давно задавались вопросом, как бактерии могут выживать, когда дневная температура и солнечный свет высыхают на поверхности листьев.
«Хотя в течение дня листья могут казаться полностью сухими, есть свидетельства того, что они часто покрыты тонкими жидкими пленками или каплями микрометрового размера, которые невидимы невооруженным глазом», - говорит соавтор Маор. Гринберг, аспирант факультета сельского хозяйства, продовольствия и окружающей среды им. Роберта Х. Смита Еврейского университета в Реховоте, Израиль. «До сих пор не было ясно, достаточно ли этой микроскопической влажности, чтобы защитить бактерии от высыхания».
Чтобы ответить на этот вопрос, Гринберг вместе с со-ведущим автором и научным сотрудником Томером Ореви и их командой воссоздали в лаборатории условия, похожие на поверхность листа, используя стеклянные пластины, которые подвергались воздействию различных уровней влажности. Затем они провели эксперименты с более чем дюжиной различных видов бактерий в этих условиях.
Они заметили, что хотя эти поверхности казались сухими невооруженным глазом, под микроскопом бактериальные клетки и агрегаты были надежно защищены мельчайшими капельками. Интересно, что более крупные капли образовывались вокруг агрегатов из более чем одной клетки, тогда как вокруг одиночных клеток образовывались только крошечные капли. Эта микроскопическая влажность вызвана процессом, называемым расслаиванием, когда гигроскопические вещества, такие как аэрозоли, преобладающие на листьях, поглощают влагу из атмосферы и растворяются во влаге, образуя капли..
«Мы обнаружили, что клетки бактерий могут выживать внутри этих капель более 24 часов, и что выживаемость была намного выше в более крупных каплях», - объясняет Ореви. «Наши результаты показывают, что с помощью методов самоорганизации, например путем агрегации, эти клетки могут улучшить свои шансы на выживание в среде, часто подвергающейся высыханию».
Эти результаты могут иметь важные последствия для сельского хозяйства, поскольку человеческая деятельность может непреднамеренно вмешиваться в этот механизм выживания бактерий, ставя под угрозу здоровье сельскохозяйственных культур и естественную растительность, по словам старшего автора Надава Каштана, доктора философии, доцента Еврейского университета Роберта Х.. Факультет сельского хозяйства, продовольствия и окружающей среды Смита. «Более глубокое понимание того, как микроскопическая влажность листьев может защитить микробиом здоровых растений и как он может быть нарушен сельскохозяйственными методами и выбросами аэрозолей человека, имеет большое значение», - говорит он..
Каштан также отмечает, что подобная микроскопическая влажность поверхности, вероятно, возникает в почве, в искусственных средах, на коже человека и животных и, возможно, даже во внеземных системах, где условия могут позволить, предполагая, что такие стратегии выживания бактерий не ограничены. на поверхности листьев.