Это ужасное зрелище предстает перед глазами Прасада Айяра, смотрящего в микроскоп. Докторант из Индии, приехавший в Йену для получения степени магистра молекулярных наук о жизни, исследует вид Chlamydomonas reinhardtii на предметном стекле микроскопа.
У микроводорослей овальной формы, размером добрых 10 микрометров, есть два жгутика, с которыми они деловито плавают — то есть до тех пор, пока Прасад Айяр не использует пипетку, чтобы добавить каплю бактериального раствора. Еще более мелкие бактерии собираются в стаи, которые окружают водоросли. Всего через 90 секунд водоросли неподвижны, и если присмотреться, можно увидеть, что их жгутики отпали.Исследователи из Йены выяснили, почему эти бактерии оказывают такое разрушительное воздействие на зеленые водоросли.
Кажется, что химическое вещество играет центральную роль в этом процессе, поскольку команды под руководством профессора Марии Миттаг и доктора Северина Сассо из бывшего Советского Союза и профессора Кристиана Хертвека из Института исследования природных продуктов и биологии инфекций имени Лейбница — Ганса Кнолля. Институт (HKI) — отчет в научном журнале Nature Communications.Орфамид А, как называется это вещество, представляет собой циклический липопептид, который бактерии выделяют вместе с другими химическими соединениями. «Наши результаты показывают, что орфамид А влияет на каналы в клеточной мембране, что приводит к открытию этих каналов», — объясняет д-р Северин Сассо. «Это приводит к притоку ионов кальция из окружающей среды во внутреннюю часть клеток водорослей», — добавляет глава исследовательской группы Molecular Botany. Быстрое изменение концентрации ионов кальция является обычным сигналом тревоги для многих типов клеток, который регулирует большое количество метаболических путей. «Чтобы иметь возможность наблюдать за изменением уровня кальция в клетке, мы ввели в зеленые водоросли ген фотопротеина, который вызывает биолюминесценцию при повышении уровня кальция.
Это позволяет нам измерять количество кальция с помощью люминесценции », — объясняет профессор Миттаг, профессор общей ботаники. В некоторых случаях изменения кальция приводят к изменению направления движения, например, после световосприятия.
В других случаях, например, после бактериальной атаки, они вызывают потерю жгутиков.Исследование «химического языка»
Кроме того, командам удалось показать, что бактерии могут вылавливать водоросли и использовать их в качестве источника питательных веществ, если им не хватает питательных веществ. «У нас есть доказательства того, что другие вещества из токсичного коктейля, выделяемого бактериями, также играют в этом роль», — говорит Мария Миттаг. Ее команда, снова в сотрудничестве с командами профессора Хертвека и доктора Сассо, теперь также хочет отследить эти вещества, чтобы получить точное понимание этой химической связи между водорослями и бактериями.Многочисленные исследовательские группы посвятили свои усилия изучению «химического языка» между микроорганизмами и окружающей их средой в рамках Центра совместных исследований «ChemBioSys». Сообщества микробных видов встречаются практически в каждой среде обитания на Земле. «В этих сообществах и видовой состав, и взаимоотношения между отдельными организмами одного или нескольких видов регулируются химическими посредниками», — говорит профессор Хертвек, спикер Центра совместных исследований и глава отдела биомолекулярной химии в HKI. .Целью междисциплинарного исследовательского партнерства является объяснение фундаментальных механизмов контроля в сложных биосистемах, которые влияют на всю жизнь на Земле. «Мы хотим понять механизмы, с помощью которых формируются структуры микробного сообщества и поддерживается их разнообразие».
Они важны, потому что от них зависят предметы первой необходимости — не в последнюю очередь для человека — например, еда или воздух.Это также верно в отношении микроводорослей, таких как Chlamydomonas reinhardtii. Такие фотосинтезирующие микроорганизмы (фитопланктон) вносят около 50 процентов вклада в фиксацию парникового газа углекислого газа и, как побочный продукт фотосинтеза, поставляют кислород, необходимый для нашего выживания. Кроме того, микроводоросли, которые встречаются в пресной воде, влажных почвах или в морях и океанах мира, представляют собой важную основу пищевых цепочек, особенно в водных системах.
Например, зоопланктон в океанах питается водорослями, и вместе они служат пищей для ракообразных, которые, в свою очередь, поедаются рыбой, прежде чем они будут съедены более крупной рыбой или пойманы людьми. «Ввиду огромного значения микроводорослей для жизни человека мы все еще удивительно мало знаем об основных элементах и взаимодействиях в их микроскопическом мире», — говорит профессор Миттаг.