Морские цианобактерии оказались способны переходить к жизни в биоплёнках

Морские цианобактерии Prochlorococcus способны не только свободно плавать, но и образовывать биоплёнки на поверхностях. Исследователи Массачусетского технологического института обнаружили, что переход между этими состояниями обратим и не требует изменения генома. Прикреплённые клетки выделяют больше органического углерода, поэтому их участие в переносе углерода в океанские глубины может быть значительнее, чем предполагалось.

Способность образовывать биоплёнки выявили у всех проверенных штаммов, представлявших основные экологические группы Prochlorococcus. Обычно к стенкам лабораторной ёмкости прикреплялось около 6% клеток. Когда учёные многократно переносили в свежую питательную среду именно прикреплённые клетки, их доля постепенно достигала примерно 85%. При этом популяции могли возвращаться к преимущественно свободноплавающему состоянию, а мутации, объясняющей прикрепление, исследователи не нашли.

В биоплёнках клетки росли медленнее, содержали больше хлорофилла и выделяли почти вдвое больше органического углерода, чем свободноплавающие бактерии. Часть клеток покидала поверхность и давала начало новым плавающим популяциям. Анализ ДНК в морских пробах также выявил Prochlorococcus, связанные с частицами, как в освещённых водах, так и на глубине до 1000 метров.

Прикрепление к тонущим частицам может помогать переносить связанный фотосинтезом углерод из поверхностного слоя в глубину. Однако работа не устанавливает точный масштаб этого переноса: он зависит от количества частиц, доли прикреплённых клеток и того, сколько органического вещества успевают переработать другие организмы. Результат уточняет представления об экологии этих бактерий, но пока не даёт готовой поправки для глобальных климатических расчётов.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.