Chemosyntetičtí symbionti jsou bakterie žijící uvnitř nebo na povrchu zvířat a dodávají svému hostiteli potravu, která by jinak byla nedostupná. Již dlouho je známo, že tyto bakterie fixují uhlík a přeměňují jej na organické formy. Mikrobioložka Jillian Petersen a kolegové z Vídeňské univerzity a Institutu Maxe Plancka pro mořskou mikrobiologii nyní odhalují, že totéž je možné pro dusík. Chemosyntetické bakterie přeměňují inertní plynný dusík na biologicky dostupné formy. Vzhledem k tomu, že dusík je často limitující živinou v oceánu, mohly by tyto bakterie oplodňovat růst v mořských ekosystémech.
Schopnost fixovat dusík byla nyní objevena u chemosyntetických symbiontů mořských lucinidních škeblí a hlístic. Symbiotické škeble a červi zkoumaní v této studii se nacházejí v pobřežních mořských vodách po celém světě. V některých regionech jsou škeble dokonce považovány za pochoutku. "Chemosyntetický" znamená, že bakterie mají zvláštní schopnost provádět primární produkci za úplné nepřítomnosti slunečního světla, využívající pouze energii uloženou v chemických vazbách. Tato symbiotická primární produkce je dostatečně účinná, aby poskytla zdroj potravy pro bakterie i jejich živočišné hostitele.
Pomocí nejmodernějších technologií sekvenování DNA objevili Petersen a její kolegové všechny geny nezbytné pro fixaci dusíku v symbiontech těchto červů a škeblí. O žádném mořském chemosyntetickém symbiontu nebylo dříve známo, že by byl schopen fixace dusíku. "Naše zjištění je obzvláště překvapivé, protože tyto bakterie jsou pravděpodobně schopny přijímat dusík ze svého okolí a také recyklovat dusíkaté odpadní sloučeniny ze svých hostitelů," říká Petersen."Zdá se, že by nemuseli věci opravovat." Tým proto také použil transkriptomické a proteomické analýzy na škeblech a skutečně detekoval expresi genů pro fixaci dusíku. "To naznačuje, že tito symbionti aktivně fixují dusík uvnitř svých hostitelů," pokračuje Petersen. Složení izotopů dusíku škeblí vykazovalo typické znaky pro biologicky fixovaný dusík, což dále naznačuje aktivní fixaci dusíku symbionty.
Asistentka profesora Jillian Petersen, která zkoumá tyto symbiózy na Vídeňské univerzitě a dříve na Institutu Maxe Plancka pro mořskou mikrobiologii v Německu, vedla tým výzkumníků, kteří učinili tento objev. Tým ve Vídni spojil síly s instituty po celém světě, včetně Institutu Maxe Plancka, University of Montpellier ve Francii, University of Calgary v Kanadě a Hydra Institute v Itálii. „Většina našich terénních prací byla provedena v institutu HYDRA na Elbě“podle Dr. Ulisse Cardini, postdoktorandský výzkumník v Petersenově týmu a zkušený potápěč, který řadu vzorků nasbíral potápěním. „Naši kolegové Nicolas Higgs z Plymouth University Marine Institute a John Taylor z Natural History Museum v Londýně se s námi velkoryse podělili o své sbírky vzorků, takže jsme byli schopni hledat tyto geny pro fixaci dusíku u druhů mořských škeblí z celého světa. světě – a našli jsme je. Schopnost fixovat dusík je u těchto bakterií spojených se zvířaty pravděpodobně velmi rozšířená,“říká Cardini.
„Fixace dusíku chemosyntetickými symbionty byla dlouhou dobu přehlížena,“říká Petersen. "Od jejich objevu v hlubokém moři na konci 70. let 20. století jsme strávili téměř čtyři desetiletí zkoumáním role symbiontů při poskytování zdroje uhlíku, jako jsou cukry, pro jejich hostitele." Avšak ani mořské škeble nemohou žít pouze z cukru. Tento nový výzkum zvyšuje možnost, že tito symbionti mohou poskytnout neočekávanou výhodu přirozeného zdroje dusíku k rozšíření stravy jejich hostitele. Mohly by dokonce hnojit okolní stanoviště uvolňováním dostupného dusíku do okolní vody. „Náš budoucí výzkum si klade za cíl odpovědět na tuto otázku: Pomáhají tyto mořské symbiotické bakterie také ‚oplodňovat‘oceány?“
