Ozean Bakterien-Gene sind in perfekter Harmonie

Ozean Bakterien möglicherweise die ultimative Synchronschwimmern.

Die kleine Meeresbewohner koordinieren die Gene, die sie und deaktivieren synchron mit der Tag-Nacht-Zyklus aktivieren – und andere, eine neue Studie zeigt.

Das Muster beschrieben heute (10. Juli) in der Zeitschrift Science, ist zum großen Teil von phototrophen oder Organismen wie Cyanobakterien, die Sonnenenergie in Nahrung umzuwandeln angetrieben. Durch bestimmte Gene ein- und ausschalten zu den gleichen Zeiten, können diese Bakterien ihre Ressourcen teilen, die Forscher vermuten.

"Die Sonnenenergie, die von der phototrophen absorbiert wird ist sehr schnell und sofort und sehr synchron auf den Rest der Organismen, die in den Ozeanen Leben übergeben", sagte David Karl, ein Ozeanograph an der Universität von Hawaii, die Teil der Expedition war, die gesammelten Daten haben nicht Co-Autor der neuen Studie. [Galerie: Fotos von erstaunliche Meeresbewohner zu sehen]

Verborgenes Leben

Wenn Tiere wie Korallen, Fische und Haie können das auffälligste Sea Life, die am häufigsten vorkommenden Organismen im Ozean sind Bakterien, mit ungefähr 1 Milliarde Bakterien pro Liter Meerwasser (3,8 Milliarden Bakterien pro Gallone), Karl sagte.

Noch können nicht die meisten marine Bakterien in einer Petrischale, was bedeutet, dass Wissenschaftler relativ wenig Verstand darüber, wie diese versteckten Bewohner leben kultiviert sein. Die Bakterien Geheimnis offenbaren lebt, DeLong und seine Kollegen einen Roboter in den Meeren rund um Hawaii geschickt.

Der Roboter sammelte Wasserproben aus etwa 75 Fuß (23 m) unterhalb der Oberfläche des Wassers alle zwei Stunden. Der Roboter auch extrahiert und gespeichert RNA, die genetische Kopien von DNA, die zeigen, welche Gene ein- oder ausgeschaltet werden. Nachdem mehrere Tage auf See, die Roboter in trockenen Land zurückgekehrt.

Dann, als ob eine Milliarden-Teile-Puzzle mit einem Bild auf der Spitze eines riesigen Box Montage, gefunden in den Ozeanen mit bekannten genetischen Sequenzen für Bakterien und Archaeen, die primitive Mikroben sind RNA-Schnipsel das Team abgestimmt. Aus diesen Informationen können sie aufzulesen, welche Gene, in denen Organismen, waren während des Tages und der Nacht aktiv.

Wellen der Aktivität

Das Team stellte einen deutlichen Tag-Nacht-Zyklus mit eng koordinierten Wellen der metabolischen Gene ein- und Ausschalten in verschiedenen Bakterienarten.

"Es gibt Tausende von verschiedenen Arten, und sie arbeiten alle im Gleichschritt," sagte Karl. "Es ist ziemlich bemerkenswert."

Der Link zu den Tag-Nacht-Rhythmus war nicht überraschend für Licht-Ernte Arten wie Prochlorococcus, die Kohlenstoff in eine nutzbare Form bei der Zubereitung von Essen aus Sonnenlicht zu beheben.

Anderen phototrophen, wie die winzigen Meerespflanzen, bekannt als Phytoplankton, zeigen starke Synchronisation, die Licht-Zyklus.

"Die meisten Phytoplankton haben mindestens molekularer Taktgeber, die ihnen ermöglichen, ihre Stoffwechselaktivitäten im Laufe des Jahres als Tageslänge ändern Änderungen," Karl erzählte Leben Wissenschaft.

Aber metabolischen Gene von Bakterien, die ernähren sich von Ozean Kohlendioxid und Nährstoffe von Prochlorococcus gemacht wurden auch eng gekoppelt an den Tag-Nacht-Zyklus, fanden die Forscher.

Ökosystem Ozean

Die Synchronisation kann eine einzigartige Anpassung an die nährstoffarmen Umgebung des offenen Ozeans, E. Virginia Armbrust, ein Ozeanograph an der University of Washington in einem begleitenden Kommentar in der Wissenschaft schrieb.

Ozean-Bakterien machen nicht alle Nährstoffe und Vitamine, die sie benötigen um zu überleben, also in eine extreme Art der Symbiose, sie jede entwickelt haben um nur wenige Vitamine in den Ozean bilden, die sie dann mit Nährstoffen aus anderen Arten ergänzen. Synchronisieren Sie ihren Stoffwechsel so fest, können sie besser ernten und Austausch von Nährstoffen und Mineralien mit anderen Arten, Karl sagte.

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