Бактерии арктического морского дна играют важнейшую роль в поддержании жизни на Земле
Арктика, которая часто воспринимается как пустынное и негостеприимное пространство, кишит жизнью на микроскопическом уровне. Эти микроорганизмы, в частности бактерии арктического морского дна, играют важнейшую роль в экологическом балансе Земли.
Эти бактерии превращают биомассу в вещества, которые связывают углерод в течение длительного времени. Их работа жизненно важна в круговороте жизни, однако их существование и функции остаются малоизученными.
Микробная вселенная Арктики: Жизнь подо льдом
Полярные регионы характеризуются экстремальной сезонностью, отклоняясь от типичного суточного цикла и колеблясь между полуночным солнцем лета и полярной ночью зимы.
Такой резкий контраст влияет на местные экосистемы, особенно на первичных производителей, которые зависят от солнечного света. Лето приносит расцвет водорослей и наземной жизни, в то время как зимой наступает резкая пауза в продуктивности.
Влияние этих сезонных сдвигов на бактериальные сообщества морского дна до недавнего времени не было тщательно изучено.
Исследователи из Института морской микробиологии имени Макса Планка в Бремене (Германия) отправились на архипелаг Шпицберген, чтобы изучить динамику развития этих микробных сообществ.
Раскрывая тайны бактерий арктического морского дна
Полученные ими результаты позволяют сделать удивительные выводы о жизнестойкости и сложности бактерий морского дна.
Вопреки ожиданиям, состав бактериального сообщества остается удивительно постоянным в течение всего года, несмотря на значительные колебания органического вещества и условий окружающей среды.
Эта стабильность контрастирует с более изменчивыми сообществами в толще воды, демонстрируя устойчивость бактерий морского дна.
По словам главного исследователя Катрин Книттель, эта сложность создает проблемы, но в то же время подчеркивает устойчивость сообщества.
"Бентические бактериальные сообщества - то есть те, что обитают на морском дне, - очень сложны", - добавляет Книттель. "Именно это делает их такими стабильными и устойчивыми, и это же делает очень сложным исследование их динамики".
Трансформация водорослей Арктики
Чтобы понять этот феномен, команда Книттеля изучила функциональное разнообразие этих микробов, сосредоточившись на их способности разлагать водорослевые сахара.
Их исследование выявило сезонные изменения в экспрессии генов, связанных с ферментами, разлагающими углеводы.
Зимой преобладают ферменты, направленные на a-глюканы, что отражает зависимость микробов от внутриклеточных соединений.
Весной происходит сдвиг в сторону ферментов, расщепляющих b-глюканы, например ламинарин, что указывает на изменение источников питания в соответствии с доступностью свежего водорослевого материала.
Эти данные подчеркивают приспособляемость бактерий морского дна к окружающей среде, они используют различные источники пищи в зависимости от сезонной доступности.
Глобальные последствия: Крошечные микробы, огромное влияние
Их способность переключаться между свежим материалом из толщи воды и запасами на морском дне демонстрирует удивительную экологическую эффективность. Эта универсальность необходима для их выживания, особенно в зимний период, когда поступление внешних ресурсов минимально.
Последствия этого исследования выходят за рамки микробной экологии. Перерабатывая водорослевые сахара, эти бактерии выделяют углекислый газ - мощный парниковый газ.
Таким образом, эти микроорганизмы, хотя и небольшие по масштабам, играют важную роль в глобальном круговороте углерода и климатических процессах.
Бактериальное сообщество арктического морского дна сохраняет удивительно постоянное присутствие в течение всего времени года, активно процветая, несмотря на ярко выраженную сезонность региона.
