В глубоком море, вдали от солнечного света, организмы используют химическую энергию длявосстановления углерода.
В гидротермальных жерлах, где горячая богатая минералами вода выходит из возвышающихся дымовы труб, называемых черными курильщиками, живые экосистемы питаются химической энергией в жерловых водах.
Мидии процветают в этой, казалось бы, враждебной среде, питаясь симбиотическими бактериями внутри их жабр.
Бактерии превращают химическиевещества из жерла, которые животные не могут использовать, в вкусную пищу для хозяев мидий.
В настоящее время международная группа ученых сообщает что фиксация углерода в глубоководных районах более разнообразна, чем считалось ранее.
Встречайте Thiobarba (Тиобарбу), новую бактерию
Давно известно, что глубоководные мидии Bathymodiolus, дальние родственники съедобной мелководной голубой мидии, питают симбионтов в своих жабрах. Ученые обнаружили симбиотические бактерии, живущие между жабрами мидий, назвав их тиобарба.
Дальнейшие исследования показывают, что эти бактерии не только принадлежат к еще не известной семье, но и питаются неожиданным образом.
Тиобарба исправляет углерод используя цикл Кальвина. Это первая из этой бактериальной группы, которая использует этот путьдля фиксации углерода. Обычно эта группа использует путь, известный как обратный цикл TCA (цикл восстановительной трикарбоновой кислоты), который является гораздо более энергоэффективным для фиксации углерода. Однако он не очень хорошо работает в присутствии кислорода, который есть в жабрах этих мидий.
Это открытие ставит под сомнение современные предположения о том, какой тип углеродной фиксации, используют бактериальные группы.
Фиксация СО2
Семейство Тиобарба принадлежит к группе бактерий под названием Epsilonproteobacteria, недавно переименованной в Campylobacterota. Члены этой группы, как известно, не жили в симбиозе с мидиями. Но как Тиобарба приобрел генетический набор инструментов для цикла Кальвина?
Результаты, основанные на метагеномном секвенировании, показывают, что они получили некоторые из необходимых генов от других симбионтов, которые также живут в жабрах мидий. Живя в своей ткани, эндосимбионты развили гораздо более тесные симбиотические отношения с мидиями. До того, как Тиобарба смогуспешно осесть на жабрах Батимодиолы.
Симбиоз как план эволюционных процессов
Затем ученые отправились искать похожие процессы у свободноживущих кампилобактерий.И действительно, бактерии из проб воды, взятых в гидротермальных жерлах, содержали соответствующие гены.
Использование цикла Кальвина может быть более распространено в этой группе бактерий, чем считалось ранее.
Исследование симбиотических бактерий часто выявляет новые идеи,которые также имеют отношение к свободноживущим бактериям.
Изучая симбиозы, можно многое узнать о микробной жизни в целом и ее эволюции.