Marine bakterier slår sig sammen for at producere et vigtigt vitamin

Et tysk-amerikansk forskerhold ledet af mikrobiolog Dr. Gerrit Wienhausen fra University of Oldenburg (Tyskland) er kommet et vigtigt skridt nærmere en bedre forståelse af meget komplekse interaktioner mellem marine mikroorganismer. Forskerne udførte forskellige eksperimenter for at analysere interaktionen mellem to arter af marine bakterier fra Nordsøen i syntesen af ​​vitamin B12, og publicerede deres resultater i tidsskriftet Nature .

Vitamin B12 er en vital, men knap vare i havet (og andre steder). Det er vigtigt ikke kun for metabolismen af ​​de to bakterier, der er undersøgt i denne undersøgelse, men for mange andre marine organismer. "Halvdelen af ​​alle algearter kan ikke overleve uden dette vitamin," forklarer Wienhausen. Alligevel kan alger ligesom mennesker ikke selv producere B12. Så forskerne fra University of Oldenburg og Scripps Institution of Oceanography i San Diego (USA) var ivrige efter at se nærmere på B12-syntese i marine bakterier.

Mens visse bakteriestammer er kendt som vitamin B12-producenter, fokuserede dette forskningsprojekt på to stammer af Roseovarius- og Colwellia-slægterne, der hver især kun producerer en af ​​de to byggesten af ​​vitamin B12, hvilket betyder, at de kun kan syntetisere stoffet i samarbejde med hver andet.

"Det er fascinerende, hvor komplekse interaktionerne mellem bakterier kan være," understreger Wienhausen med henvisning til det nye studie, som blev udført som en del af Roseobacter Collaborative Research Center ledet af Oldenburg mikrobiolog prof. Dr. Meinhard Simon, som også var medforfatter til aktuelle udgivelse.

Komplekse interaktioner mellem to bakteriestammer

Ved hjælp af komplekse laboratorieeksperimenter og banebrydende analytiske værktøjer var forskerne i stand til at udforske interaktionerne mellem de to bakteriestammer i detaljer. Ifølge deres resultater syntetiserer bakterier af Colwellia-stammen M166 den mindre byggesten til vitamin B12 og frigiver det til det omgivende vand. Bakterierne fra Roseovarius-stammen M141 producerer på deres side ikke kun den større byggesten – som er hovedkomponenten – men er også i stand til at syntetisere den B12, som begge bakteriestammer kræver fra kombinationen af ​​de to byggesten.

Roseovarius-stammen frigiver dog ikke vitaminet alene, men kun én gang Colwellia aktiverer en virus, der er kodet i dets medproducents bakteriegenom, og virussen formerer sig. Den resulterende virusinfektion får nogle af de berørte Roseovarius-bakterier til at briste, og vitamin B12 frigives sammen med virussen og bliver dermed tilgængelig for Colwellia (og muligvis også andre marine organismer).

"Denne finjusterede krydsfodring af metaboliske byggesten og produkter kan ikke kun være relevant i marine mikrobielle samfund, men også i andre økosystemer," forskerne fra Oldenburg Institute for Chemistry and Biology of the Marine Environment (ICBM) og Scripps Rapport fra Institut for Oceanografi.

"Vi kunne for første gang påvise, at to bakterier kun syntetiserer B12 i samarbejde med hinanden," siger Wienhausen. "Sådan en kompleks form for interaktion mellem bakterier var tidligere ukendt."

Mere end 60 forskere fra Oldenburg, Braunschweig, Göttingen og Bonn undersøgte bakterierne i Roseobacter-gruppen i løbet af de sidste 13 år inden for det transregionale kollaborative forskningscenter (CRC) Roseobacter.

Disse bakterier findes i alle marine habitater - fra troperne til polarhavet og fra havoverfladen til dybhavet. Blandt andre resultater har forskerne opdaget mange nye stammer og beskrevet deres udbredelse og funktionelle biogeografi i verdenshavene for første gang. Mere end 280 videnskabelige artikler baseret på forskning udført inden for rammerne af CRC er blevet publiceret til dato.

Flere oplysninger: Gerrit Wienhausen, Ligand krydsfodring løser bakterielle vitamin B12 auxotrofier, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07396-y. www.nature.com/articles/s41586-024-07396-y

Journaloplysninger: Natur

Leveret af University of Oldenburg