Изследване, ръководено съвместно от университета в Нюкасъл, хвърли нова светлина върху важни микроскопични взаимодействия между водораслите и бактериите, основани на взаимно полезния обмен на хранителни вещества.
Изследването е извършено в университета в Кеймбридж и лабораторията Nordsim в Шведския природонаучен музей в Стокхолм от д-р Хана Лаверенц Шлогелхофер, сега в Университета в Ексетър, и екип, ръководен от д-р Отавио Кроуз, от Училището по математика, статистика и физика на университета в Нюкасъл.
Те са използвали усъвършенствана техника за изотопно картографиране с висока пространствена разделителна способност, наречена 'SIMS' (вторична йонна масспектрометрия), за да начертаят за първи път колко време е необходимо, за да се прехвърли белязан въглерод, произведен от микроводорасли, към бактериите, които те растат с.
Проучването разкрива подробностите за важния обмен на хранителни вещества между водораслите и бактериите. Такива обмени определят функционирането на микробните общности в околната среда, свързани с циклите на изменението на климата и селскостопанската производителност. Микробните взаимодействия в рамките на микробните общности са важни на много нива, вариращи от екологията на водните и сухоземните хранителни мрежи до пречистването на отпадъчни води. Ключова характеристика на взаимодействията в тези общности е обменът на хранителни вещества между видовете.
Публикувайки своите открития в списание PLOS ONE, изследователският екип, включващ учени от Стокхолмския университет, Швеция, също използва математически модел, за да предскаже как концентрациите на хранителни вещества, обменени между микробите, се променят с времето, включително витамин B12, който се среща в много ниски концентрации и не е лесно проследим.
Много видове водорасли и бактерии споделят взаимно полезни ресурси. В това проучване водораслите зависят от бактериите като източник на витамин В12, тъй като те не могат да го направят сами. От друга страна, бактериите разчитат на въглерод, произведен от водораслите за своя растеж. Изследването комбинира SIMS и математическо моделиране, за да покаже какво се случва, когато микробните партньори, способни да обменят хранителни вещества, първоначално се съберат.
Главният изследовател на изследването, д-р Кроуз каза: „Докладът се отнася до началото на взаимното взаимодействие между микроводораслите и бактериите, тоест микробите, които се нуждаят един от друг, за да растат и оцелеят, и преноса на хранителни вещества между тях.
"Нашите резултати позволяват да се установи кога микробните партньори за първи път формират "връзка", като се отглеждат изключително върху хранителните вещества, които съответно произвеждат. Методът, който разработихме, е широко приложим за други микробни системи и се надяваме, че ще допринесе за насърчаване на механистичното разбиране на взаимодействията в микробните общности в околната среда и биотехнологичните приложения.„
Д-р Лаверенц Шлогелхофер добави: „Мисля, че интердисциплинарният характер на нашия подход за изследване на микробните взаимодействия ще има широко приложение. Докато едноклетъчната техника SIMS ни позволи да визуализираме и измерим въглеродния обмен между водораслите и бактерии, математическото моделиране осигури връзка между експерименталните наблюдения и нашето разбиране за основната кинетика на хранителните вещества."
Съавторът д-р Рейчъл Фостър от университета в Стокхолм каза: „Оценявам най-много, че работата взема високо разрешени измервания на отделни клетки и директно ги прилага за прогнозиране на придобиване на хранителни вещества между клетките. Следователно можем да използваме изчислени измервания на скоростта на базата на върху мерките на SIMS, вместо да се приема степен на активност, и този подход трябва да бъде широкообхватен и приложим за много други микробни популации, свободни и/или симбиотични."
