Wie schlau Ozean Bakterien Nahrung Wüsten erobern

Eine kleine, aber mächtige Ozean Bakterium wird zwicken seiner Biochemie zu laden, bis auf knappe Ressourcen, wenn Nahrungsmittel knapp werden, berichtet eine neue Studie. Die kleinen grünen Mikroben Auspumpen Proteine, die aufräumen für Stickstoff, Eisen und andere wichtige Nährstoffe.

Die Entdeckung stammt aus bakterielle Proteine zwischen Samoa und Hawaii im Meerwasser während einer Expedition 2011 gesammelt. Die Proteine wurden genau abgestimmt, Hochs und Tiefs in verschiedenen Nährstoffe über die große Schwaden des Territoriums, Wissenschaftler berichten in der Zeitschrift Science (Sept. 4) heute. "Die Bakterien haben diese Maschinen, die sie über diese Übergänge auf kippen können", sagte Studienautor Blei Mak Saito, eine mikrobielle Biogeochemist an der Woods Hole Oceanographic Institution in Massachusetts.

Das Bakterium, Prochlorococcus, ist ein photosynthesizing Cyanobacteria und Wissenschaftler denken, dass es 20 Prozent des weltweiten Sauerstoffs produziert. Mikroskopische Organismus, kleiner als eine menschliche Blutzellen ist auch eine Grundlage für den Ozean Nahrungsnetz. Billionen auf Billionen von Prochlorococcus verwandeln Kohlenstoff und Stickstoff in Moleküle, die Bakterien fressende Organismen zur Energiegewinnung zu nutzen.

Die Bakterien Energiebedarf setzen auf eine stetige Versorgung mit Eisen, Stickstoff und Phosphor, Elemente, die oft laufen kurz in den Weltmeeren. Wenn diese lebensnotwendigen Gütern niedrig sind, zurückschrauben die Bakterien ihre Proteine, Herstellung von Biochemikalien um die seltenen Nährstoffe besser abzufangen.

Die Forscher untersuchten für etwa 20 dieser nährstoffarme Proteine in den Ozean. Das Transekt erstreckte sich von eisenreichen Gewässer südlich von Hawaii bis subtropischen Ströme stark Nährstoff-Limited, mit einer Gesamtfläche von ca. 2.500 Meilen (mehr als 4.000 Kilometer). [Fotos: weltweit 10 größten Ozeane und Meere]

In Regionen mit begrenzten Stickstoff steigerte die Mikroben ihre Fähigkeiten Aufspüren von Stickstoff durch die Produktion hoher eines Proteins, das transportiert, Harnstoff, eine Form von Stickstoff, ergab die Studie. Ebenso stieg im niedrig-Eisen-Bereiche, die Bakterien Eisen-grabbing Proteingehalte.

Die Forscher interessierten sich vor allem in den Übergangszonen, wo Bakterien mehr als ein Mangel zu einem Zeitpunkt (z. B. Tiefs in Stickstoff und Phosphor) ausgehandelt.

Angesichts der Hungersnot, eingesetzt, die Bakterien mehrere speziell Proteine auf einmal fanden die Forscher. Dies war eine unerwartete Entdeckung, weil aktuelle denken schlägt konzentrieren Ozean Bakterien ihre Nahrung finden Bemühungen auf die knappste Ressource, anstatt für jeden kargen Bissen greifen.

"Es müssen einige metabolische Kosten dafür, um eine große Menge an Eisen und Stickstoff und Phosphor Transporter auf einmal bereitstellen", sagte Saito Leben Wissenschaft.

"Die meisten Biogeochemie Ökosystemmodelle legen nahe, dass jeder Nährstoff knappste wirklich steuert das Gesamtsystem" Saito sagte. "Ich denke [Discovery] ist irgendwie spannend. Es bewegt sich unsere Vorstellungen von den Ozeanen zu einer differenzierten und realistischer Wahrnehmung. Es geht nicht nur um Stickstoff oder Eisen, es ist wirklich ein Array, das sie selbst zur Bewältigung abgestimmt haben."

Die Protein-Messtechnik könnte Wissenschaftler direkt Nachverfolgen von Änderungen in den Ozean mikrobieller Gemeinschaften und Biogeochemie, Saito hinzugefügt. "Wir bekommen so viel mehr Reichweite und eine viel reichere Bild dessen, was geschieht."

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