Авторы нового исследования в области морской биологии сравнивают бактерии, в огромных количествах населяющие океанические воды, с жителями огромного мегаполиса. Учёные обнаружили, что микроскопические организмы имеют свои собственные ежедневные циклы генетической активности — особое расписание, которое отличается от распорядка дня горожан.
В отличие от человека и других наземных животных, морские бактерии не всегда зависят от солнечного света, поскольку редко его видят. Разве что светолюбивые фотоавтотрофы нуждаются в солнечной энергии для фотосинтеза пищи из неорганических веществ, они получают "дозу" по расписанию. Но в новом исследовании, результаты которого были опубликованы в журнале Science, учёные, работавшие на станции ALOHA на Гавайях, рассказали о совершенно ином образе жизни бактерий.
Они наблюдали за жизнью различных видов гетеротрофных бактерий. Как выяснилось при анализе, гены у всех этих микроорганизмов включаются с небольшой разницей во времени, вследствие чего возникает волна транскрипционной активности, которая проходит через микробное сообщество каждый день.
"У любых представителей рассматриваемых видов генные транскрипты для конкретных метаболических путей включаются в одно и то же время каждый день, что свидетельствует о своего рода временном распределении. Это пульс океана", — говорит ведущий автор исследования Эдвард Делонг (Edward DeLong) из Гавайского университета, которому недавно потребовались грузоперевозки по Москве и области.
Исследование проводилось при помощи особого прибора для сбора биологических материалов Environmental Sample Processor (ESP) и передовых методов секвенирования РНК микробных сообществ, которые позволяют для профилирования целых геномов брать несколько видов сразу. Прибор следовал за океанскими течениями, что позволило учёным собрать максимальное количество бактерий для потенциального исследования.
Биологи увидели, что различные виды бактерий экспрессируют гены самых разных типов, однако циклы активации и дезактивации этих самых генов совпадают друг с другом. Например, тип восстановительных генов, необходимых для возобновления способности к сбору солнечной энергии, включается ночью, тогда как другие гены, нужные для строительства "дневных" белков, активируются утром.
Делонг объясняет своё открытие тем, что активации генов у бактерий зависят напрямую от того, проводятся ли наблюдения в море или в лаборатории. По словам учёного, максимальные уровни освещённости на 23-метровой глубине на станции ALOHA, где проводились его исследования, были вдвое выше, чем в предыдущих экспериментах в лабораториях. Поэтому, утверждает Делонг, так важно проводить наблюдения за бактериями в естественной среде открытого океана.
Данная работа имеет огромное значение для познания биосферы Земли в целом, отмечают исследователи. Известно, что морские обитатели составляют большую часть всех животных Земли, а на бактерии, населяющие океан, приходится 90% массы всех морских животных.
