Морските бактерии работят в екип, за да разграждат един от най-устойчивите въглеродни складове в океана

Нощ на учените 2026 · онлайн

Дигитални ресурси

Всички ресурси
Броеве за четене онлайнСпецброеве за изкуствения интелект и за атома, брой 200 на „Българска наука“ и вестник „Homo Sciens“.Разгледай броевете 17 нови филма за български учениОт Стамен Григоров и бактерията на киселото мляко до генетика Дончо Костов.Гледай видеата 30 години „Мария Склодовска-Кюри“ на една картаВсички проекти по програмата от 1996 до 2026 г. – и кой с кого работи.Отвори картата Архив от минали НощиФилми, лекции и броеве от Нощите на учените 2019–2023.Към архива

 

В океана дори разграждането на една молекула може да изисква цял работен екип. Ново изследване показва, че сложният въглехидрат фукоидан не се разгражда докрай от един-единствен вид бактерия. Вместо това различни микробни специалисти си поделят задачата: едни атакуват основната верига на молекулата, а други премахват нейните странични разклонения. Заедно те постигат повече, отколкото би подсказал сборът от отделните им способности.

Фукоиданът се произвежда от кафяви водорасли и диатомеи и участва в изграждането на защитния им външен слой. Той е полизахарид — голяма молекула от свързани захарни единици — но структурата му е необичайно сложна. Различните видове водорасли могат да създават фукоидани с десетки видове химични връзки и разклонения. Именно тази сложност го прави труден за микробно „храносмилане“.

Устойчивостта има значение за климата. Ако органична молекула не бъде разградена бързо близо до повърхността, част от нея може да потъне и да пренесе въглерод към дълбокия океан, където той да остане по-дълго извън атмосферата. Това не превръща фукоидана в самостоятелно решение на климатичните промени, но го прави важна част от въпроса как океанът съхранява и освобождава въглерод.

Екипът на Андреас Зихерт, изследовател в ETH Цюрих, и Ото Кордеро от MIT е изолирал от крайбрежна морска вода общност от бактерии, способна да разгражда фукоидан. Учените са получили осем бактериални щама и са установили, че в техните геноми са разпределени повече от 453 гена за ензими, които могат да действат върху молекулата. Нито един от щамовете обаче не е успял сам да довърши цялата работа.

С помощта на бърз метод за масспектрометрия изследователите са проследили кои захарни градивни блокове консумира всеки щам. Зад огромното генетично разнообразие се очертали две основни роли. Първата група бактерии предпочита богатия на фукоза „гръбнак“ на фукоидана. Втората се насочва към страничните вериги, в които има по-редки захари като ксилоза и галактоза.

Когато бактерии от двете групи били събрани, разграждането не просто се ускорило с очаквания сбор от техните отделни действия. Получил се синергичен ефект: общността работела по-ефективно от предвиденото, а някои комбинации почти напълно разграждали сложния полизахарид. Колкото по-добре се допълвали захарните предпочитания на щамовете, толкова по-силно било сътрудничеството.

Това позволило на учените да сведат система от стотици ензими до сравнително прост модел с две функционални характеристики. Моделът бил обучен с малки общности от един до три щама, но успял да предвиди поведението на смеси с до седем щама. Той се справил и с девет различно устроени фукоидана от други водорасли. Резултатът подсказва, че понякога сложна екосистема може да бъде разбрана не чрез описание на всяка нейна част, а чрез правилно избрано ниво на обобщение.

Изследователите са открили и че допълващите се бактериални способности често се срещат заедно в проби от естествения океан. Това подкрепя идеята, че наблюдаваното в лабораторията разделение на труда не е само изкуствен ефект. Все пак проучването не измерва пряко колко въглерод се задържа в реалния океан заради липсата или наличието на конкретни бактериални партньори.

Авторите предлагат понятието „разграждане, ограничено от разнообразието“. Ако в дадена среда липсва правилната комбинация от специалисти, фукоиданът може да се запази по-дълго. Ако всички роли са налице, разграждането може да протече по-пълно. Това е проверима хипотеза за връзката между биоразнообразието на микробите и съдбата на органичния въглерод.

Идеята може да има приложение и в биотехнологиите. Вместо да се създава един „супермикроб“, натоварен с всички необходими функции, понякога би било по-ефективно да се сглоби стабилна общност от допълващи се организми. Такива екипи потенциално биха могли да обработват биомаса от кафяви водорасли или други трудни за разграждане полизахариди.

Остава и фундаментална загадка: щом фукоиданът е разпространен от толкова дълго време, защо еволюцията не е създала бактерия, която да го използва изцяло сама? Авторите посочват възможни ограничения в метаболизма на захарите и еволюционна динамика, която постоянно възпроизвежда специалисти, вместо да събира всички способности в един организъм. Отговорът би помогнал да разберем не само една молекула, а защо жизненоважни процеси в планетарните цикли са разпределени между множество организми.

 

Източници

Живейте по-добре с наука!

  • Развийте критично мислене и изградете защита срещу дезинформация.

  • Придобийте ключови умения за по-добър живот с нашите курсове във формат текст, видео и аудио.

  • Открийте новостите и иновациите в медицината.

  • Само 3 минути дневно са достатъчни, за да трансформирате живота си!

  • Всеки месец ви очаква нов брой с увлекателни статии по биология, космос, технологии, история, медицина и много други.

Изживейте науката навсякъде и по всяко време, като я четете на най-удобното за вас устройство.

 
Годишен абонамент
ВИЖ ПОВЕЧЕ
  • Безкрайно знание - списание, видеа, аудио, книги и т.н.
  • Достъп от всякъде
  • Социална мрежа за знание с хора като вас.

Създадохме платформа, която предлага курсове и ръководства, насочени към решаването на житейски предизвикателства чрез научно обосновани методи. Тя не само подпомага личностното развитие, но и предоставя ценни знания за водене на по-здравословен, успешен и пълноценен живот. Благодарение на научния подход, потребителите ще имат възможност да подобрят своето благосъстояние и да постигнат по-високо качество на живот.

БГ Наука
Powered by  GDPR Cookie Compliance (opens in a new tab)
Правила на поверителност

Използваме „бисквитки“, за да персонализираме съдържанието и рекламите, да предоставяме функции на социални медии и да анализираме трафика си. Също така споделяме информация за начина, по който използвате сайта ни, с партньорските си социални медии, рекламните си партньори и партньори за анализ.

Можете да коригирате всички настройки на „бисквитките“, като отворите разделите вляво.