Недавно обнаруженный паразитический цикл, в котором океанские бактерии удерживают фитопланктон на энергозатратной беговой дорожке детоксикации питательных веществ, может дать представление о том, что принесет дальнейшее потепление океана.
Исследование, проведенное учеными Университета штата Орегон в Саргассовом море недалеко от Бермудских островов, также может объяснить, как бактерии SAR11 стали такими плодовитыми.
Выводы были опубликованы сегодня в mBio.
В больших водоемах планктон представляет собой совокупность организмов, неспособных плыть против течения.
Фитопланктон относится к автотрофным или самопитающимся компонентам сообщества, которые могут производить, часто посредством фотосинтеза, органические соединения, такие как жиры, белки и углеводы, из веществ в окружающей среде.
Уже сейчас во многих обширных теплых регионах океана фитопланктону приходится сталкиваться с проблемой различения фосфата, дефицитного питательного вещества, необходимого для роста клеток, и арсената, который химически подобен, но токсичен.
«Многие виды фитопланктона, в том числе наиболее распространенный в теплых океанах вид фитопланктона Prochlorococcus, нейтрализуют арсенат путем добавления метильных групп», - объясняет Кимберли Хэлси, исследователь микробиологии из Орегонского государственного университета и соавтор исследования.
Метильная группа представляет собой один атом углерода, связанный с тремя атомами водорода.
«Мы обнаружили, что самый распространенный нефотосинтезирующий планктон в океанах, бактерии SAR11, удаляют метильные группы, высвобождая ядовитые формы мышьяка обратно в воду», - сказал Стив Джованнони, выдающийся профессор микробиологии в ОГУ и также соавтор исследования.«Это говорит о том, что метилирование и деметилирование соединений мышьяка создают цикл, в котором фитопланктон никогда не сможет продвинуться вперед - они постоянно передают энергию устойчивому к арсенату SAR11».
Процесс делает SAR11, по сути, паразитами.
«Это может помочь объяснить, почему SAR11 настолько успешны, превосходя по численности весь другой планктон», - сказал Джованнони.
Саргассово море, единственный регион на Земле, описываемый как море, не имеющее сухопутных границ, представляет собой круговорот субтропического океана к востоку от Бермудских островов; круговорот - это большая система циркулирующих токов.
Саргассово море, известное своим темно-синим цветом и коричневыми саргассовыми водорослями, расположено между Гольфстримом и Североатлантическим, Канарским и Североатлантическим экваториальным течениями.
«Саргассово море иногда называют океанской пустыней, потому что в воде недостаточно фосфора для поддержания большого цветения фитопланктона», - сказал Хэлси. «Океанские пустыни расширяются по мере того, как океаны поглощают тепло и становятся теплее».
Паразитарный цикл мышьяка - это процесс, который, по прогнозам ученых, станет более распространенным по мере того, как Земля продолжает нагреваться.
«Цикл может помочь объяснить, почему скорость фотосинтеза в океане иногда намного выше, чем мы ожидаем», - сказал Хэлси. «Другими словами, SAR11 заставляет фитопланктон работать намного усерднее. Одна из самых больших проблем в океанографии - понять, что вызывает изменчивость скорости фотосинтеза, осуществляемого фитопланктоном».
Национальный научный фонд, Международный фонд Саймонса и НАСА поддержали это исследование.