L’un des organismes les plus petits et les plus puissants de la planète est une bactérie ressemblant à une plante connue des biologistes marins sous le nom de Prochlorocoque. Ces microbes verts mesurent moins d’un micron de diamètre et leurs populations sont dispersées dans les couches supérieures de l’océan, où une cuillère à café d’eau de mer peut abriter des millions de micro-organismes.
Prochlorocoque Il se développe à travers le processus de photosynthèse, en utilisant la lumière du soleil pour convertir le dioxyde de carbone dans l’atmosphère en molécules de carbone organique. Les microbes sont responsables de 5% de l’activité photosynthétique mondiale, et les scientifiques ont émis l’hypothèse que la photosynthèse est une stratégie de transport microbienne pour obtenir le carbone dont elle a besoin pour sa croissance.
Mais une nouvelle étude du Massachusetts Institute of Technology en Microbiologie naturelle Aujourd’hui il l’a trouvé Prochlorocoque Il s’appuie sur d’autres stratégies de livraison de carbone, plus qu’on ne le pensait auparavant.
Les organismes qui utilisent une combinaison de stratégies pour conserver le carbone sont appelés mixotrophes. La plupart des planctons marins sont des plantes mixtes. et tandis que Prochlorocoque Connus pour s’engager occasionnellement dans des régimes mixtes, les scientifiques ont émis l’hypothèse que les microbes vivent principalement selon un mode de vie photosynthétique.
Une nouvelle étude du MIT montre qu’en fait, Prochlorocoque Peut-être plus de combinaisons qu’il ne le permettrait. Un microbe peut obtenir un tiers de son carbone grâce à une deuxième stratégie : consommer les restes dissous d’un autre microbe mort.
Les nouvelles estimations pourraient avoir des implications pour les modèles climatiques, car les microbes sont une force majeure dans la capture et la “fixation” du carbone dans l’atmosphère et les océans de la Terre.
“Si nous voulons prédire ce qui arrivera à la fixation du carbone dans différents climats, ou prédire où Prochlorocoque Nous vivrons ou ne vivrons pas dans le futur, nous ne le ferons peut-être pas correctement si nous perdons les processus qui représentent un tiers de l’approvisionnement en carbone de la population. », Sciences planétaires (EAPS), Département de génie civil et environnemental.
Le co-auteur de l’étude est le premier auteur et post-doctorant du MIT Zhen Wu, ainsi que des collaborateurs de l’Université de Haïfa, de l’Institut Leibniz pour la recherche sur la mer Baltique, de l’Institut Leibniz pour l’écologie des eaux douces et des pêches intérieures et de l’Université de Potsdam.
Le plancton persiste
Où Prochlorocoque Découverts pour la première fois dans la mer des Sargasses en 1986, par le professeur Sally “Benny” Chisholm du MIT et d’autres, ces microbes ont été observés dans tous les océans du monde, habitant les couches supérieures éclairées par le soleil depuis la surface jusqu’à environ 160 mètres. Dans cette gamme, les niveaux de lumière varient et les microbes ont développé un certain nombre de façons de représenter le carbone photosynthétique même dans les zones à faible luminosité.
Ces organismes ont également développé un moyen de consommer des composés organiques, notamment du glucose et certains acides aminés, qui peuvent aider les microbes à survivre pendant des périodes limitées dans les zones océaniques sombres. Mais vivre avec des composés organiques, c’est comme ne manger que de la malbouffe, et il y a des preuves Prochlorocoque Cela mourra après une semaine dans les zones où la photosynthèse n’est pas une option.
Cependant, des chercheurs, dont Daniel Scheer de l’Université de Haïfa, co-auteur de la nouvelle étude, ont examiné une population en bonne santé de Prochlorocoque qui continue profondément dans les zones ensoleillées, où l’intensité lumineuse doit être très faible pour soutenir les populations. Cela suggère que les microbes doivent passer à un mode de vie phototrophe non magnétique pour consommer d’autres sources de carbone organique.
“On dirait au moins certains Prochlorocoque Ils utilisent le carbone organique trouvé dans les aliments mélangés », a déclaré Tills. “Cela soulève la question: combien?”
Quelle lumière ne peut pas expliquer
Dans leur nouveau document de recherche, Wu, Sher et leurs collègues cherchent à mesurer la quantité de carbone que vous émettez Prochlorocoque Il est consommé par des processus autres que la photosynthèse.
L’équipe a d’abord examiné les mesures effectuées par l’équipe de Scheer, qui a prélevé des échantillons de l’océan à différentes profondeurs en Méditerranée et mesuré les concentrations de phytoplancton, y compris Prochlorocoquecombinés à l’intensité de la lumière et à la concentration d’azote qui l’accompagne, de riches nutriments essentiels sont disponibles dans les couches profondes de l’océan et peuvent être absorbés par le plancton pour former des protéines.
Wu et Follows ont utilisé ces données, ainsi que des informations similaires provenant de l’océan Pacifique, ainsi que des recherches antérieures du laboratoire Chisholm, qui ont déterminé le taux de photosynthèse qui Prochlorocoque Cela peut être fait à une certaine intensité lumineuse.
“Nous avons transformé ce profil d’intensité lumineuse en un taux de croissance potentiel – à quelle vitesse la population est Prochlorocoque Il peut se développer s’il obtient tout son carbone par photosynthèse, et la lumière est le facteur limitant », explique Atebus.
L’équipe a ensuite comparé ces taux calculés avec les taux de croissance précédemment observés dans l’océan Pacifique par plusieurs autres équipes de recherche.
“Ces données suggèrent qu’en dessous d’une certaine profondeur, il se produit beaucoup de croissance qui ne peut pas être expliquée par la photosynthèse”, a déclaré Falls. “Certains autres processus doivent fonctionner pour compenser la différence d’approvisionnement en carbone.”
Les chercheurs ont conclu que dans les zones plus profondes et plus sombres de l’océan, Prochlorocoque La population est capable de survivre et de prospérer en adoptant un régime alimentaire mixte, notamment en consommant du carbone organique provenant des résidus. En particulier, les microbes peuvent réaliser une osmose – un processus dans lequel un organisme absorbe passivement les molécules de carbone organique par osmose.
À en juger par la rapidité avec laquelle les microbes se sont développés sous une zone ensoleillée, l’équipe a calculé que Prochlorocoque Il obtient un tiers de son alimentation glucidique grâce à une stratégie d’alimentation mixte.
“C’est comme passer d’un mode de vie spécialiste à un style de vie généraliste”, explique Foles. “Si je ne mange que de la pizza, alors si je suis à 20 miles d’une pizzeria, j’ai des ennuis, alors que si je mange aussi un burger, je peux aller au McDonald’s le plus proche. Les gens pensent à Prochlorocoque En tant que spécialistes, ils font très bien une chose (la photosynthèse). Mais il s’avère qu’ils ont peut-être un style de vie plus général que nous ne le pensions auparavant.”
Chisholm, qui a les deux Littéralement Le livre est écrit au sens figuré ProchlorocoqueLes conclusions du groupe indiquent que cela “élargit l’éventail des conditions dans lesquelles les populations peuvent non seulement survivre mais prospérer. Cette étude change notre façon de penser les rôles Prochlorocoque dans le réseau trophique microbien.
Cette recherche a été financée en partie par l’Israel Science Foundation, la US National Science Foundation et la Simmons Foundation.
