Необычный симбиоз бактерий и водорослей может поглощать из атмосферы парниковые газы

Тропические леса часто называют легкими нашей планеты. Они высасывают из атмосферы огромное количество углекислого газа и в обмен выделяют кислород. Но в наших океанах есть легкие еще большего размера .

Луга из морских водорослей способны улавливать углерод в 35 раз быстрее, чем тропические леса. Наряду с тундрой эти прибрежные экосистемы являются одними из крупнейших в мире поглотителей углерода, но мы на удивление мало знаем о том, что способствует их высокой продуктивности.

Новое исследование, предпринятое группой немецких биологов, из Института морской микробиологии в Бремене, предполагает, что эти морские луга не были столь эффективны в улавливании углерода, если бы не бактерии, недавно открытые в Средиземном море. Названные Celerinatantimonas neptuna, эти бактерии живут в симбиозе с водорослями вида Посейдония океанская (Posidonia oceanica). Они способны с необычайной эффективностью превращать газообразный азот в питательное вещество, которое морские растения могут затем использовать для повышения интенсивности фотосинтеза.

Процесс этот в целом похож на тот, который используют для улавливания азота растения на суше, но тип симбиоза обнаружен впервые. И, поскольку родственники C. neptuna повсеместно встречаются по всему миру, авторы работы, опубликованной в журнале Nature, подозревают, что сходные симбиотические отношения могут иметь место и в других местах.

Исследователи обнаружили новые бактерии с помощью микроскопических методов, при которых различные виды бактерий, живущие в корневых клетках Посейдонии выделяются разными цветными метками. При этом речь идет именно о симбиозе двух вполне определенных видов, поскольку микробиом корней растения не совпадает с микробиомом окружающей его среды.

Симбиотическое взаимодействие было при этом очень интенсивным. До 20% свежесвязанного азота ассимилировалось в биомассу листьев уже в течение 24 часов. В обмен на это водоросли снабжают бактерии сахаром.

Эти симбиотические отношения, вероятно, являются очень древними. Считается, что морские травы типа Посейдонии эволюционировала около 100 миллионов лет назад из растений, вернувшихся в море.

Авторы подозревают, что именно во время этого перехода корневые микробиомы, созданные для фиксации азота на суше, были заменены морской версией.

Что касается Celerinatantimonas neptuna, то их самые близкие родственники, живущие сегодня, обитают в корнях солончаковой растительности и в тропических водорослях. Можно предположить, что и эти бактерии образуют аналогичные симбиотические отношения, хотя это еще не подтверждено.

Такие фиксирующие азот микроорганизмы могли способствовать заселению бедных азотом почв ранними наземными растениями. Также предки C.neptuna и ее родственников, вероятно, позволили цветущим растениям вторгнуться в бедные азотом морские среды обитания, где они сформировали эффективные экосистемы поглощения азота и углерода, растворенных в воде.

Авторы планируют подробно изучить Celerinatantimonas neptuna в лаборатории, чтобы в деталях узнать, как именно происходит весь процесс фиксации азота. Такое глубокое понимание работы экосистемы морских водорослей способно открыть интересные перспективы развития биотехнологий, что может быть очень важно в условиях нынешнего климатического кризиса.

Водные растения начали осваивать сушу около 450 миллионов лет назад. Но для этого им понадобилась помощь извне. В итоге, они  вышли на сушу благодаря грибам.

По материалам Science Alert

Читайте также:

Что такое симбиоз

Редкие орхидеи, считавшиеся вымершими, нашлись на крыше лондонского офиса