Океанические бактерии играют огромную роль в регулировании климата
Ученые впервые обнаружили, что Pelagibacterales могут быть вероятным источником производства диметилсульфида (DMS), который, как известно, стимулирует образование облаков над океаном. Ученые-климатологи считают, что этот газ является одним из самых важных содержащих серу газов в нашей атмосфере — в воздухе он окисляется и формирует частицы, состоящие, в основном, из серной кислоты. Частицы влияют на кислотность атмосферы, способствуя образованию облаков.
Также с этими бактериями связана теория об отрицательной обратной связи — гипотеза CLAW. Согласно этой гипотезе, температура атмосферы Земли стабилизируется при помощи отрицательной обратной связи, когда солнечный свет влияет на рост фитопланктона, который, в свою очередь, испускает соединение диметилсульфониопропионат (DMSP). Это соединение не переходит в воздух — при определенных условиях, при помощи бактерий, оно химически преобразовывается в диметилсульфид. В ходе некоторых химических процессов диметилсульфид приводит к образованию облаков, что ведет к тому, что меньше солнечного света достигает поверхности океана.
Эти последние данные показывают значимость Pelagibacterales в этом процессе и открывают путь для дальнейших исследований. По словам доктора Темпертона, данное исследование демонстрирует важную роль бактерий Pelagibacterales в поддержании устойчивости климата. Если в дальнейшем модель влияния диметилсульфида на климат будет меняться, необходимо будет учитывать эти бактерии как главного участника процесса. В исследовании также были выявлены новые данные о способе, которым Pelagibacterales производят диметилсульфид — Темпертон охарактеризовал его как «простой и элегантный». Эти организмы не имеют генетически регулируемых механизмов, найденных у большинства бактерий. У них одни из самых маленьких геномов из всех живых организмов, потому что маленькие геномы требуют меньше ресурсов для воспроизводства.
Механизм производства диметилсульфида этими бактериями схож с механизмом клапана сброса давления. Когда DMSP для этих бактерий слишком много, в ходе метаболического процесса в качестве отхода генерируется диметилсульфид. Этот «клапан» всегда включен, но он начинает действовать тогда, когда концентрация DMSP превышает определенный порог. Кинетическое регулирование — не редкость у бактерий, однако ученые впервые наблюдали его участие в таком важном биогеохимическом процессе.
Доктр Джонатан Тодд из Школы биологических наук Университета Восточной Англии отметил, что эти типы океанических бактерий являются наиболее раоспространенными организмами на Земле — их численность достигает 1,5 млн микробных клеток в каждой чайной ложке морской воды. Ученые изучили их на молекулярно-генетическом уровне, чтобы выяснить, как именно они генерирует газ диметилсульфид. Исследование в итоге показало, как диметилсульфониопропионат, который производится в больших количествах морским планктоном, преобразовывается в диметилсульфид крошечными морскими организмами Pelagibacterales.
По словам доктора Эмили Фаулер из Школы биологических наук Университета Восточной Англии, Pelagibacterales производят диметилсульфид при помощи ранее неизвестного фермента — исследователи обнаружили, что тот же фермент присутствует в других распространенных морских видах бактерий. Скорее всего, это означает, что ранее ученые недооценивали вклад микробов в производство столь важного газа.