Исследователи Вашингтонского университета использовали новые инструменты для измерения и отслеживания витаминов B-12 в океане. Когда-то считалось, что они производятся только морскими бактериями, новые результаты показывают, что целый класс организмов, архей, может поставлять этот важный витамин. Результаты были представлены 24 февраля на совещании по наукам об океане в Гонолулу.«Доминирующей парадигмой было наличие бактерий, производящих B-12, но оказалось, что одна из самых распространенных морских бактерий этого не делает», — сказала Анитра Ингаллс, доцент океанографии из Университета штата Вашингтон.
Все морские животные, некоторые морские бактерии и некоторые крошечные морские водоросли или фитопланктон нуждаются в B-12, но только некоторые микробы могут производить большие сложные молекулы. Так же, как и вегетарианцы на суше, морские организмы могут искать пищу, которая может помочь предотвратить дефицит витаминов.«Если только определенные бактерии могут производить витамины группы B, они могут сделать B-12 контролирующим фактором в окружающей среде.
Присутствует он или нет?» сказала Кэтрин Хил, аспирантка океанографии UW. «Изучение морского микробиома может помочь нам понять, какие микробные сообщества можно поддерживать, где и как это влияет на такие вещи, как способность океана поглощать атмосферный CO2».Команда UW первой показала, что морские археи, одноклеточный организм, который развился полностью отдельно от бактерий и всех других живых существ, производят B-12. Родственники этих крохотных существ известны необычным поведением, например, обитанием в горячих источниках и подводных вулканах.
Команде из Сиэтла удалось вырастить в лаборатории распространенный тип архей открытого океана, что немаловажно, и показать, что она не только производит достаточно B-12 для поддержания собственного роста, но и может поставлять некоторые из них в окружающую среду.
«Их вклад трудно оценить», — сказал Ингаллс. «Это первый взгляд на их потенциал внести свой вклад в этот запас витаминов».Анализ был проведен в новом центре морской химии UW, который проводит подробный анализ белков и других углеродных химикатов в океане.
Исследователи использовали высокотехнологичные инструменты, включая жидкостную хроматографию и масс-спектрометрию, чтобы идентифицировать крошечное количество витаминов среди всех растворенных веществ и солей в морской воде. Метод UW уникален тем, что он единственный, который может различать четыре формы витамина B-12.Полевые эксперименты включали отбор проб морской воды в канале Худ, недалеко от Сиэтла, и в Тихом океане за сотни миль от берега.
Результаты показали, что B-12 присутствует в небольших количествах во всех пробах воды. В некоторых местах концентрации были достаточно низкими, поэтому вероятен дефицит витаминов среди крошечных морских водорослей или фитопланктона.
«Наличие очень небольшого количества не означает, что есть очень маленький запас», — сказал Ингаллс. «Низкие концентрации могут указывать на то, что очень желательно для морских организмов».Следующим шагом, по словам исследователей, является соединение активности различных микробов с производством витаминов группы B, чтобы увидеть, какие организмы и где ответственны, и посмотреть, как витамины океана влияют на тип и количество фитопланктона, растущего в воде.
Недавнее секвенирование геномов морских микробов выявило генетические пути у бактерий и архей для создания витаминов группы B, но наличие этого гена не означает, что он используется. Морские микробы часто меняют свое поведение в зависимости от окружающей среды. Что касается витаминов, некоторые бактерии производят больше B-12, если фитопланктон находится поблизости, что поддерживает их возможный источник пищи.Приготовление витамина B-12 с металлической сердцевиной и сложной окружающей структурой включает в себя 30 шагов.
«Люди думают, что именно поэтому многие организмы потеряли его в своих геномах», — сказал Хил. «Это слишком дорого, и легче получить его из еды».Команда UW надеется узнать, какие микробы производят витамины B-12, чтобы лучше понять, как работает основа морской пищевой сети, как она может меняться в изменяющейся окружающей среде, как океаны могут помочь регулировать атмосферный углекислый газ, а где морской животные могли получить хорошо сбалансированную диету.
«У людей действительно очень странное отношение к микроорганизмам», — сказал Ингаллс. «Люди знают, что они вызывают болезни, поэтому они хотят их убить. Но они также единственная причина, по которой мы — или киты, рыбы или коралловые рифы — живы».