Морские цианобактерии умеют общаться между собой

Революционное исследование меняет наше представление о цианобактериях, которые необходимы для поддержания жизни. Ученые показали, что эти организмы не действуют изолированно, а физически взаимодействуют через мембраны-нанотрубки, которые функционируют как мостики между клетками.
Три года назад Мария дель Кармен Муньос, исследователь из Университета Кордовы, при помощи электронного микроскопа рассматривала везикулы морских цианобактерий и почти случайно обнаружила структуры, которые ранее находили в других бактериях, но никогда не в этом типе живых существ. Так началась обширная научная работа, проведенная многопрофильной командой.
Странные структуры обнаруженные Муньос, называются мембранными нанотрубками, и самое важное то, что, согласно исследованию, они позволяют живым существам переносить материал. Создавая обменный мостик, своего рода шланг, который соединяется с близлежащими клетками, они могут передавать вещества от одних цианобактерий к другим. Подобный физический и прямой контакт между этими организмами был продемонстрирован впервые.
"Это открытие имеет огромное значение и укрепляет идею о том, что нам необходимо изменить наше представление о цианобактериях", — говорит исследователь Хосе Мануэль Гарсия. Оспаривая идею о том, что эти организмы живут изолированно, результаты научной работы говорят, что они могут функционировать как своего рода сеть, в которой отдельные элементы могут взаимодействовать. Это открытие имеет большое значение, учитывая, что цианобактерии являются наиболее распространенными фотосинтезирующими существами на планете, являясь "легкими" для океанов.
В рамках исследования, возглавляемого Марией дель Кармен Муньос, была собрана многопрофильная группа, состоящая, среди прочего, из ученых с кафедр биохимии, молекулярной биологии и клеточной биологии Университета Кордовы, Института биомедицинских исследований Маймонида, Института морских исследований Университета Кадиса, Института биохимии растений и фотосинтеза, а также океанографа Салли В. Чисхолм из Массачусетского технологического института. Именно Чисхолм была первооткрывательницей, описавшей род цианобактерий Prochlorococcus.
Ключевые детали
С момента начала исследования и после изучения доступной литературы об этих нанотрубках в других бактериях команда начала различные эксперименты в лаборатории. Например, с помощью флуоресцентных белков и мониторинга ученые смогли определить характеристики этих структур. Благодаря целому ряду тестов, удалось подтвердить, что между клетками происходит обмен материалом. Кроме того, как пояснила аспирантка и первый автор исследования Элиза Ангуло, работа показала, что этот перенос веществ происходит не только у цианобактерий одной линии, но и между организмами разных видов, что было проверено не только на лабораторном уровне, но и в природных образцах, взятых в океане.
Новые вопросы
Как это часто бывает в науке, эти открытия открывают дверь к новым вопросам: является ли этот перенос молекул механизмом поддержки или оружием в борьбе за выживание? Какими еще веществами они могут обмениваться, кроме белков? Есть ли какая-либо связь между этим механизмом и количеством пищи, доступной в окружающей среде?
Элиза Ангуло, исследователь из Университета Кордовы, уже пытается ответить на последний вопрос и только что завершила путешествие, в ходе которого исследовала поведение этих живых существ в олиготрофных районах тихоокеанской бедноты. Результаты этого наблюдения будут опубликованы в ближайшие месяцы.
Научная работа опубликована в журнале Science Advances.
Редактор: Илья Дочар
Источник: Университет Кордовы