Электрические отношения кабельных бактерий с пергаментными червями

Микробиология 4 ноября 2019 г., 2:21
Электрические отношения кабельных бактерий с пергаментными червями


Кабельные бактерии (семейство Desulfobulbaceae) известны тем, что образуют длинные линии клеток, которые простираются через подводные отложения и пропускают поток электронов через их ряды.

Desulfobulbaceae - это семейство протеобактерий, которые могут превращать сульфаты в сульфиды для получения энергии, и являются анаэробами.

Считалось, что эти "живые" электрические провода не могут расти в среде, в которой живут такие животные, как хрупкие звезды или раки - богомолы, которые сильно размешивают грязь и могут разрезать микробные кабели на кусочки. Но оказалось, что кабельные бактерии могут противостоять этим потрясениям, если они объединяются с пергаментными червями

Электрические взаимоотношения кабельных бактерий и пергаментных червей

Пергаментные черви (Chaetopterus variopedatus) строят трубки в подводных осадочных породах и постоянно прокачивают воду через эти структуры для сбора кислорода. Кабельные бактерии (Desulfobulbaceae) действуют как электрические провода, соединяясь с оболочкой трубки и обеспечивая перенос электронов, которые реагируют с кислородом, генерируя энергию для микробов. Бактерии распространяются радиально в грязи, чтобы собрать эти электроны из сульфидов - соединений, часто производимых соседними бактериями.

Клетки на кончиках этих бактериальных филаментов, погруженных в осадок, собирают электроны из сульфидов и других донорных молекул в осадке и пропускают частицы вверх по кабелю, реагируя с кислородом в верхних слоях грязи.

  • Процесс высвобождает энергию для всех клеток в нити.

Исследователи считали, что кабельные бактерии, как правило, должны образовывать филаменты прямо через сантиметровые отложения, чтобы иметь доступ как к электронодонорной, так и к электроноприемной средам, чего нельзя достичь в возмущенных районах морского дна.

  • Но морской биогеохимик Роберт Аллер из Университета Стони - Брук подумал, можно ли их найти где-нибудь в постоянно меняющихся отложениях.

Аллер и его коллеги отправились на поиски микробов в смешанной грязи - Грейт - Пеконик - Бэй и Лонг - Айленд - Саунд в Нью-Йорке. Команда собрала пробы осадочной породы, затем использовала радиохимический анализ, световую микроскопию и другие методы, чтобы узнать, как растворенные вещества и бактерии были распределены в каждом образце.

Полученные данные показали, что кабельные бактерии скапливаются в стабильных зонах вблизи пергаментных червей (Chaetopterus variopedatus), причем в этих областях филаменты растут до 650 мкм в длину.

Пергаментные черви создают прочные U - образные трубки из углеводов и аминокислот и постоянно собирают растворенный кислород из воды, которую они прокачивают через волокнистую структуру.

  • Трубка может оставаться на месте в течение нескольких месяцев или дольше, пока внутри нее обитают черви, что позволяет бактериям быстро проникнуть в грязь.

Результаты исследования Аллера показали, что кабельные бактерии, которые нуждаются как в надежном источнике кислорода, так и в физически стабильной среде, уютно живут в этих "червячных трубках".

  • "Вместо того, чтобы расти вглубь осадка, микробы отходят по кругу во всех направлениях от пергаментной червячной трубки, что «похоже на то, как люди толпятся вокруг багажной карусели в аэропорту», - говорит Аллер.

Белинда Мартин из Университета Западной Австралии и коллеги ранее обнаружили, что кабельные бактерии образуют сходные отношения с морскими травами, прижимаясь к их корням для стабильности.

  • "Поскольку образцы осадка были собраны только в нескольких местах, неясно, насколько широко распространено явление партнерства между кабельными бактериями и червями", - говорит Сайра Малкин, биогеохимик и эколог из Университета Мэриленда, которая не принимала участия в работе.

Тем не менее, полученные данные свидетельствуют о том, что Desulfobulbaceae могут занимать большее разнообразие сред, чем считалось ранее, добавляет она, включая отложения, которые нарушаются другими организмами.

  • Помимо пергаментных червей и морских водорослей, остаются вопросы о том, с кем ассоциируются другие виды кабельных бактерий, возможно, даже как партнеры, с которыми они обмениваются электронами.

«Большой интересный вопрос может заключаться в том, могут ли другие микробы подключаться к кабельным бактериям?» - говорит Малкин.



Станьте первым!



pangenes.ru © 2019
Яндекс.Метрика