Фотосинтезирующий планктон Emiliania huxleyi имеет драматические отношения со своими бактериальными врагами.
Эти двуличные бактерии помогают E. huxleyi в обмен на питательные вещества, до тех пор, пока им не станет удобнее убить и съесть своих хозяев. Теперь ученые выяснили, как эти коварные бактерии решают превратиться из друга во врага. Один из видов этих бактерий, как оказалось, следит за химическими веществами, производимыми E. huxleyi для поддержания своего здорового состояния, сообщили исследователи 24 января в журнале eLife.
Бактерии сохраняют свое дружелюбие до тех пор, пока их хозяева не состарятся и не ослабнут, и наносят удар, как только уязвимые водоросли не могут позволить себе продолжать подпитывать их питательными веществами. Эта находка может помочь объяснить, как заканчивается массовое цветение водорослей. Бактерия "сначала налаживает то, что можно назвать "дружбой", - говорит морской микробиолог Ассаф Варди из Института науки Вейцмана в Реховоте, Израиль. "Затем она превращается в патоген".
Партнерство E. huxleyi с этими бактериями, которые принадлежат к группе под названием Roseobacter, можно описать как отношения "любовь - ненависть". Одноклеточная водоросль не может самостоятельно производить необходимые ей витамины группы В, поэтому она предлагает питательные вещества, чтобы привлечь бактерии Roseobacter, которые могут это делать. Взаимовыгодный обмен - по крайней мере, до тех пор, пока бактерии не решат, что им лучше убивать и пожирать своих хозяев-водорослей, чем оставаться в мирном сосуществовании. Этот вид бактериального предательства, иногда называемый "Джекил и Хайд", проявляется повсюду - от кишечника животных до открытого моря. Но раньше было неясно, как Roseobacter решают, что настал подходящий момент для убийства E. huxleyi.
Команда Варди подвергла вид Roseobacter, живущий вместе с E. huxleyi, воздействию химических веществ, взятых из водорослей, которые были либо молодыми и растущими, либо старыми и стагнирующими. Специалисты также ввели бактериям дополнительные дозы определенного химического вещества водорослей, сигнализирующего о вреде для здоровья. Изучение генов, активированных бактериями в разных экспериментах, показало, как и почему они переходят от дружбы к вражде.
Бактерии убивают своих водорослевых приятелей, когда подвергаются воздействию высоких концентраций серосодержащего химического вещества DMSP, обнаружили исследователи. С возрастом E. huxleyi выделяет все больше и больше DMSP. Это в конечном итоге побуждает его двуличных микробных партнеров пойти на преступление, убить своего стареющего хозяина и запустить свои гены для белков, захватывающих питательные вещества, и жгутиков, используемых для плавания - на полную мощность. Это стратегия "ешь и беги", - говорит Ноа Барак-Гавиш, микробиолог из ETH Zurich. "Вы съедаете все, что можете, а затем уплываете, чтобы избежать конкуренции... [и] найти альтернативных хозяев".
DMSP - не единственная фигура в этой смертоносной химической калькуляции. E. huxleyi может удовлетворить жажду крови своего товарища взяткой в виде бензоата - питательного вещества, которое может использовать Roseobacter, но не может большинство бактерий. Хотя теперь стало ясно, что побуждает бактерии убивать своих хозяев, их орудие убийства остается загадкой. Варди говорит, что у его группы есть некоторые догадки, которые необходимо проверить.
По словам Мэри Энн Моран из Университета Джорджии в Афинах, которая не принимала участия в исследовании, такие отношения могут стать ключевым фактором в контроле бума и спада массового цветения водорослей, если другие фитопланктон и бактерии имеют аналогичные отношения. Цветение водорослей может быть токсичным. Но они также "перерабатывают" огромное количество углекислого газа в биомассу и являются основным источником органического углерода в океане.
"Фитопланктон удерживает половину всего углерода на планете, и, вероятно, от 20 до 50 % того, что они удерживают... фактически попадает прямо к бактериям", - говорит она. Так что если подобные отношения контролируют потоки углерода в океане, " мы бы очень хотели это выяснить".
