Биохимики из Института морской микробиологии общества Макса Планка выяснили, как устроена связь между различными микроорганизмами в сообществах, ответственных за окисление метана и восстановление сульфатов в придонных водах.
Оказалось, что археи и бактерии, участвующие в процессе, связаны специальными тонкими нитями, через которые электроны от одного организма попадают в другой.
Биохимики исследовали сообщества микроорганизмов, обитающих в горячих источниках на морском дне. Такие сообщества используют для своей жизни энергию от окисления метана, растворенного в придонных водах. Однако, для этого процесса необходим окислитель — самым простым его примером мог бы быть кислород, но он практически отсутствует в среде обитания этих бактерий. Как и во всех процессах окисления, в паре с ними идет восстановление окислителя (например, превращение кислорода в воду при окислении водорода). Как выяснилось ранее, в сообществах микроорганизмов процессы окисления и восстановления могут быть разделены между археями и бактериями. Однако, как именно эти процессы связываются между собой было неизвестно.
В новой работе авторы выяснили с помощью электронной микроскопии, что археи и бактерии в сообществах связаны между собой тонкими волокнами-нанопроводами. При реакциях окисления метана в археях образуются избыточные электроны, которые, словно по проводам, переходят к бактериям. В бактериях же эти электроны используются для восстановления сульфат-ионов до сульфидов — таким образом поддерживается равновесие между реакциями окисления и восстановления.
Подобный механизм, по словам ученых, мог возникнуть еще два миллиарда лет назад, когда атмосфера Земли была лишена кислорода. Сообщества, или консорциумы, между бактериями и археями и сейчас широко распространены в живой природе. В дальнейшем авторы планируют выяснить, есть ли у других сообществ похожие «проводные» связи.
Исследование опубликовано в журнале Nature, кратко о нем рассказывает пресс-релиз общества Макса Планка.
Впервые существование у бактерий «проводов», ответственных за передачу электрического тока было обнаружено в 2009 году. Тогда ученые выяснили, что микроорганизмы в донных отложениях организуют электрические цепи, длиной в тысячу раз больше, чем размеры самих бактерий.
Автор: Владимир Королёв