Минималист опирается на симбиоз
Геномный анализ морского планктона - дело непростое: многие виды невозможно культивировать в лаборатории, поэтому единственный способ - проанализировать материал непосредственно из пробы воды. Однако обычная пробоподготовка разрушает существующие нежные связи между водными обитателями, поэтому редко обнаруживаются сообщества, состоящие из нескольких клеток разных видов.
Джонатан Зер из Калифорнийского университета в Санта-Круз и его коллеги поэтому выбрали более щадящий способ не фильтровать образцы, а сортировать их напрямую - и наткнулись на золото: они обнаружили цианобактерии, известные как «некультивируемые азотфиксирующие цианобактерии». (UCYN-A), по-видимому, сидят на одноклеточных водорослях из отдела Prymnesiophyta, у которых они обменивают азот на углерод.
Это объясняет, почему UCYN-A может позволить себе чрезвычайно маленький геном и может обходиться без фотосистемы II, фермента Rubisco, необходимого для фиксации CO2 и цикла лимонной кислоты: получает необходимый углерод от своего партнера по симбиозу. Но водоросль компенсируется: UCYN-A способна фиксировать растворенный в воде элементарный азот, который передает своему партнеру. Исследователи продемонстрировали это в лабораторных экспериментах, обогатив морскую воду изотопами C-13 и N-15 и проанализировав, сколько из них вновь появляется в каких организмах.
Когда он был впервые описан, исследователи уже предполагали, был ли UCYN-A симбионтом, который мог даже поселиться в другом организме - именно так были созданы клеточные органеллы, такие как митохондрии и хлоропласты. Однако микроскопические исследования указывают на внешнюю связь. Роль известковых отложений водорослей до сих пор неясна: они легко отделяются. Однако большая часть цинаобактерий, все еще прикрепленных, находилась на одном полюсе клетки-хозяина, где, по-видимому, имеется небольшое углубление.
Также до сих пор неясно, какой вклад это сообщество вносит в глобальные круговороты питательных веществ. По словам Зера, в углеродном цикле, безусловно, есть более важные участники, но UCYN-A определенно может играть важную роль в азотном цикле.