Baktērija norāda nāves zonas jūrā

Pētnieki atklāj indikatora baktēriju jūras skābekļa deficīta zonām Baltijas jūras centrā

Nāves zonas Eiropas jūrās: sarkani apļi rāda zināmo nāves zonu atrašanās vietu un apmēru, melnie punkti rāda esošās, bet to lielumā joprojām neizpētītās nāves zonas. © NASA / Zemes observatorija
lasīt skaļi

Pētnieki ir atklājuši līdz šim nezināmu baktēriju Baltijas jūrā, kas varētu kalpot kā indikators skābekļa deficīta "nāves zonām" visos okeānos. Vienšūņu SUP05 acīmredzami specializējies daļēji ļoti toksisku sēra savienojumu, kas veidojas zemā skābekļa ietekmē, noārdīšanā. Tajā pašā laikā SUP05 darbojas arī kā detoksikants, kas, piemēram, noārda toksisko sērūdeņradi, pirms tas no dziļa nonāk Baltijas jūras seklos apgabalos, kā ziņo pētnieki žurnālā "Applied Environmental Microbiology".

Globālo klimata izmaiņu rezultātā okeāna apgabali visā pasaulē iegūst skābekļa deficītu. Šajās teritorijās, kuras bieži dēvē par "nāves zonām", ir iespējama tikai mikrobu darbība, bet nav augstāka dzīvība - piemēram, zivju veidā. Zinātnieki Leibnica Baltijas jūras pētniecības institūtā Vorenemundē smagi strādā, lai izpētītu šīs pasaules tendences sekas. Šeit galvenā uzmanība tiek pievērsta gandrīz tikai mikroorganismu kontrolē esošo vielu pārvēršanai hipoksiskās zonās, kas ir ļoti svarīgas tam, kas var izdalīt toksiskas vielas blakus esošajos jūras apgabalos. Dabiski skābekļa trūkuma centrālās Baltijas jūras baseini ir ideāls paraugsistēma metabolisma reakcijās iesaistīto mikroorganismu daudzveidības un aktivitātes izpētei.

Baktērija SUP05 ir arī dominējošā Baltijas jūras nāves zonās

Warnemünde zinātniekiem tagad ar molekulāro bioloģisko metožu palīdzību ir izdevies atklāt iepriekš nezināmu baktēriju Baltijas jūras skābekļa deficīta zonās, kas tur ieņem galveno vietu. Baktērija ar īso nosaukumu "SUP05" jau ir pazīstama no daudzām citām jūras skābekļa minimuma zonām - piemēram, no Atlantijas un Klusā okeāna piekrastes augšupejošajām zonām, no Melnās jūras, bet arī no dziļūdens hidrotermiskajām akām, kur tiek saņemtas vienšūnu simbiozes ar čaumalām.

Pētnieki spēja pierādīt SUP05 esamību Baltijas jūrā, analizējot ietverto DNS ūdens paraugos no Baltijas jūras skābekļa trūkuma dziļumiem. Rezultāts: SUP05 notiek visu gadu Baltijas jūras zema skābekļa zonās un šeit ir ārkārtīgi dominējošs - 15 līdz 30 procenti no visām paraugos esošajām šūnām bija SUP05 šūnas. Tādējādi vienšūnas ir jānosaka praktiski visās iepriekš izpētītajās jūras skābekļa deficīta zonās. Tāpēc šī baktērija ir lieliski piemērota kā indikatorsorganisms tieši šādām, arvien paplašinātām nāves zonām

Pētnieki ir pierādījuši baktēriju par tās genomu: Paraugos viņi atrada tā saukto 16S ribosomu RNS, ko skaidri varēja attiecināt uz SUP05, kas jau ir pazīstams no citiem jūras reģioniem. Nākamajā posmā zinātnieki ūdens paraugos esošajās šūnās ievada fluorescējošu zondi, kas saistās tikai ar SUP05 16S ribosomu RNS. Tādā veidā bija iespējams unikāli identificēt un saskaitīt zem fluorescējošās šūnas mikroskopā un tādējādi noteikt "nosēšanās blīvumu". displejs

Funkcija ekosistēmā joprojām nav skaidra

Par SUP05 darbību skābekļa deficīta zonās nav daudz zināms, jo šis organisms, tāpat kā daudzas citas baktērijas, nav kultivējams, tāpēc to nevar pārbaudīt laboratorijā. Tomēr ģenētiskā analīze no citām jūras skābekļa deficīta zonām norāda, ka SUP05 ir nozīmīga loma sēra savienojumu, ieskaitot toksisko sērūdeņradi, oksidēšanā, kas veidojas bezskābekļa līmeņos. Tāpēc sagaidāms, ka SUP05 ir nozīmīga attaukošanas funkcija visā pasaulē un arī Baltijas jūrā, samazinot toksiskā sērūdeņraža daudzumu, kas nonāk zivju virszemes slāņos.

Pašreiz notiekošajos ģenētiskajos un fizioloģiskajos pētījumos Vorenemunde zinātnieki tagad mēģina noskaidrot, kāda loma SUP05 ir matērijas cikliem Baltijas jūras ekosistēmā. Sadarbībā ar darba grupām Kanādā un Čīlē mērķis ir arī izpētīt, cik lielā mērā Baltijas baktēriju ģenētiskais potenciāls un ekoloģiskā loma atšķiras no SUP05 populācijām pasaules okeānos. (Appl. Environ. Microbiol. 2013, ; doi: 10.1128 / AEM.03777-12)

(Leibnizas Baltijas jūras pētniecības institūts, Vornemünde, 15.04.2013. - NPO)