Een Duits-Amerikaans onderzoeksteam onder leiding van microbioloog Dr. Gerrit Wienhausen van de Universiteit van Oldenburg (Duitsland) is een belangrijke stap dichter gekomen bij een beter begrip van zeer complexe interacties tussen mariene micro-organismen. De onderzoekers voerden verschillende experimenten uit om de interactie tussen twee soorten mariene bacteriën uit de Noordzee te analyseren bij de synthese van vitamine B12, en publiceerden hun bevindingen in het tijdschrift Nature .

Vitamine B12 is een essentieel maar schaars goed in de zee (en elders). Het is niet alleen essentieel voor het metabolisme van de twee bacteriën die in dit onderzoek zijn onderzocht, maar ook voor veel andere mariene organismen. “De helft van alle algensoorten kan niet overleven zonder deze vitamine”, legt Wienhausen uit. Maar net als mensen kunnen algen zelf geen B12 produceren. Daarom wilden de onderzoekers van de Universiteit van Oldenburg en het Scripps Institution of Oceanography in San Diego (VS) graag de B12-synthese in mariene bacteriën nader bekijken.

Hoewel bepaalde bacteriestammen bekend staan ​​als producenten van vitamine B12, concentreerde dit onderzoeksproject zich op twee stammen van de geslachten Roseovarius en Colwellia die elk slechts één van de twee bouwstenen van vitamine B12 produceren, wat betekent dat ze de stof alleen in samenwerking met elkaar kunnen synthetiseren. andere.

"Het is fascinerend hoe complex de interacties tussen bacteriën kunnen zijn", benadrukt Wienhausen met verwijzing naar de nieuwe studie, die werd uitgevoerd als onderdeel van het Roseobacter Collaborative Research Center onder leiding van de Oldenburgse microbioloog prof. dr. Meinhard Simon, die ook co-auteur was van het huidige publicatie.

Complexe interacties tussen twee bacteriestammen

Met behulp van complexe laboratoriumexperimenten en geavanceerde analytische hulpmiddelen konden de onderzoekers de interacties tussen de twee bacteriestammen in detail onderzoeken. Volgens hun bevindingen synthetiseren bacteriën van de Colwellia-stam M166 de kleinere bouwsteen voor vitamine B12 en geven deze af aan het omringende water. De bacteriën van de Roseovarius-stam M141 produceren op hun beurt niet alleen de grotere bouwsteen – die het hoofdbestanddeel is – maar zijn ook in staat de B12 te synthetiseren die beide bacteriestammen nodig hebben uit de combinatie van de twee bouwstenen.

De Roseovarius-stam geeft de vitamine echter niet vanzelf vrij, maar pas zodra Colwellia een virus activeert dat is gecodeerd in het bacteriële genoom van zijn coproducent en het virus zich vermenigvuldigt. De resulterende virale infectie zorgt ervoor dat een deel van de getroffen Roseovarius-bacteriën barst, en vitamine B12 komt naast het virus vrij, waardoor het beschikbaar komt voor Colwellia (en mogelijk ook voor andere mariene organismen).

"Deze verfijnde kruisbestuiving van metabolische bouwstenen en producten kan niet alleen relevant zijn in mariene microbiële gemeenschappen, maar ook in andere ecosystemen", aldus de onderzoekers van het Oldenburg Institute for Chemistry and Biology of the Marine Environment (ICBM) en de Scripps. Rapport van het Instituut voor Oceanografie.

“We konden voor het eerst aantonen dat twee bacteriën B12 alleen in samenwerking met elkaar synthetiseren”, zegt Wienhausen. "Een dergelijke complexe vorm van interactie tussen bacteriën was voorheen onbekend."

Ruim 60 onderzoekers uit Oldenburg, Braunschweig, Göttingen en Bonn onderzochten de afgelopen 13 jaar de bacteriën van de Roseobacter-groep binnen het Transregional Collaborative Research Center (CRC) Roseobacter.

Deze bacteriën worden in alle mariene habitats aangetroffen:van de tropen tot de poolzeeën en van het zeeoppervlak tot de diepzee. Naast andere prestaties hebben de onderzoekers veel nieuwe soorten ontdekt en voor het eerst hun verspreiding en functionele biogeografie in de oceanen van de wereld beschreven. Tot nu toe zijn er meer dan 280 wetenschappelijke artikelen gepubliceerd, gebaseerd op onderzoek uitgevoerd in de context van het Kinderrechtenverdrag.

Meer informatie: Gerrit Wienhausen, Cross-feeding met Ligand lost bacteriële vitamine B12-auxotrofieën op, Natuur (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07396-y. www.nature.com/articles/s41586-024-07396-y

Journaalinformatie: Natuur

Aangeboden door Universiteit van Oldenburg