Занадто бурхливий ріст водоростей шкідливий для водних екосистем. Однак він може зупинитися так само раптово, як почався. Бактерії, які раніше мирно уживалися з планктоном, починають його атакувати і швидко знищують. Вченим вдалося визначити речовину, яка запускає такий напад. Можливо, її можна буде використовувати для боротьби з цвітінням водойм.
Влітку 2021 року цвітіння води в Баренцевому морі було видно навіть з космосу / ©Suomi NPP, NASA, NOAA
Одноклітинні водорості Emiliania huxleyi живуть у тісній спільноті з різноманітними бактеріями. Зазвичай їх відносини можна назвати дружніми: фотосинтезуючі водорості діляться з мікробами частиною поживних речовин, а ті натомість постачають корисні їм сполуки. Наприклад, родобактерії дають вітамін В, який планктонні водорості не здатні виробляти самостійно. Але в несприятливих обставинах мікроби легко “зраджують” своїм партнерам: як тільки їжі стає недостатньо, родобактерії знищують E. huxleyi.
Подібні тендітні відносини – не рідкість в природі, вони існують і в нашому кишечнику. А для водних екосистем перехід бактерій від світу до війни може бути навіть корисний, оскільки він здатний покласти край надто бурхливому цвітінню водойм через водорості, які розрослися. Однак коли саме і чому мікроби змінюють свій «настрій», досі було невідомо. Цьому питанню присвячена нова робота вчених з ізраїльського Інституту Вейцмана, стаття яких опублікована в журналі eLife.
Сферичні клітини водорості в оточенні паличок бактерій / ©Noa Barak-Gavish et al., 2023
Під час довгих експериментів Асаф Варді (Assaf Vardi) і його колеги піддавали родобактерій Sulfitobacter D7 впливу різних речовин, які виділяють E. huxleyi в тих чи інших обставинах — як під час нормального росту, так і в пригніченому стані. Мікробіологи відстежували активність різних генів у відповідь на ту чи іншу сполуку. Робота показала, що до “войовничого настрою” бактерій підштовхує диметилсульфонпропіонат (DMSP), який у міру старіння водорості виділяють все більше.
При накопиченні DMSP активність ДНК мікробів змінювалася, і вони переходили до живлення водоростями. А ось присутність в середовищі бензоатів, навпаки, “заспокоювало” мікробів; ця речовина бактерії здатні споживати безпосередньо. Саме баланс цих сполук, мабуть, регулює процеси цвітіння водойм. Можливо, що в майбутньому DMSP дозволить боротися з цим явищем, що завдає серйозної шкоди місцевим екосистемам. Нагадаємо, згідно з однією з гіпотез, саме з аномальним цвітінням водоростей могло бути пов’язано велике Пермське вимирання.