Aflytning af havene mægtige mikroorganismer

De mikroskopiske organismer, der udgør havøkosystemer, er usynlige for det blotte øje, alligevel er de ansvarlige for at producere halvdelen af ​​den ilt, vi indånder, og for at opretholde al verdens fiskeri. Nu, nærmer sig slutningen på vores tre ugers krydstogt i det nordlige Stillehav ud for Hawaii, vi arbejder på at forstå, hvordan disse små bakterier forbinder og kommunikerer med hinanden.

Vi ved, at bakterier har evnen til at fornemme og reagere på et ukendt antal kemiske signaler, men vi tror, ​​det kan være titusindvis til hundredvis. Et par signaler, vi kender fra laboratorieforsøg, omfatter kvorumfølende molekyler. Kvorumfølende molekyler frigives af andre bakterier for at ændre måden, celler opfører sig på, når de har nået en tilstrækkelig densitet, eller beslutningsdygtighed. Vi ved fra tidligere arbejde i Dyhrman -laboratoriet og Van Mooy -laboratoriet, at kvorumsignalering er vigtig i bakteriesamfundene, der omgiver et særligt stort og vigtigt
cyanobakterier, Trichodesmium. Tricho, som det kærligt omtales, fixerer store mængder nitrogengødning direkte fra nitrogengas. Bakterierne omkring Tricho, eller dets mikrobiom kan i høj grad påvirke hastighederne for nitrogenfiksering på måder, vi endnu ikke helt forstår. Kvælstoffiksering er en af ​​de vigtigste biokemiske processer på jorden og i havene. I havøkosystemer, det gør det muligt for mikroorganismer at vokse, selv når andre næringsstoffer, såsom nitrat og ammonium, er knappe.

Vi vil gerne forstå, hvilke bakterier der rekrutteres aktivt til kolonisering af Tricho og andre store celler, og hvordan kemisk signalering påvirker denne proces. At gøre dette, vi skabte en fælde for bakterier ved hjælp af nye teknikker, som var udviklet af vores samarbejdspartner Otto Cordero. Fra starten, vi lavede mikroskopiske perler indlejret med fytoplanktoncelleekstrakt og magnetiske partikler, der tillader os at trække perlerne ud af opløsningen, adskiller dem fra havvandet og fritlevende celler. Inde i flasken jeg holder (se foto) er tusindvis af disse små perler blandet med havbakterier. I løbet af de sidste uger, vi har blandet naturlige bakterier, der findes i overfladehavet, med forskellige blandinger af kemiske signaler og fytoplanktonsmagede perler. Når vi har taget vores prøver tilbage til laboratoriet, vi kan bruge DNA -sekventering som en slags universel stregkode til at identificere de bakterier, der er fanget i vores fælde.

Jeg kan ikke vente med at se, hvad vi vil opdage fra disse eksperimenter, som giver os nye værktøjer til at aflytte samtalen mellem marine bakterier. At forstå, hvordan bakterier kommunikerer gennem signaler, er en vigtig udfordring for at forudsige fremtiden for havets komplekse mikrobielle økosystem.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Earth Institute, Columbia University blogs.ei.columbia.edu.