De microscopisch kleine organismen waaruit oceaanecosystemen bestaan, zijn onzichtbaar voor het blote oog, toch zijn ze verantwoordelijk voor het produceren van de helft van de zuurstof die we inademen, en voor het in stand houden van alle visserijen in de wereld. Nutsvoorzieningen, het einde nadert van onze drie weken durende cruise van de noordelijke Stille Oceaan bij Hawaï, we proberen te begrijpen hoe deze kleine bacteriën zich met elkaar verbinden en met elkaar communiceren.

We weten dat bacteriën het vermogen hebben om een ​​onbekend aantal chemische signalen waar te nemen en erop te reageren, maar we denken dat het tientallen tot honderden kunnen zijn. Een paar signalen die we kennen van laboratoriumexperimenten zijn onder meer quorum sensing-moleculen. Quorum sensing moleculen worden door andere bacteriën afgegeven om de manier waarop cellen zich gedragen te veranderen wanneer ze een voldoende dichtheid hebben bereikt. of quorum. Uit eerder werk in het Dyhrman-lab en het Van Mooy-lab weten we dat quorumsignalering belangrijk is in de bacteriegemeenschappen die een bijzonder groot en belangrijk
cyanobacterie, Trichodesmium. Tricho, zoals het liefkozend wordt genoemd, fixeert grote hoeveelheden stikstofmest direct uit stikstofgas. De bacteriën die Tricho omringen, of het microbioom ervan kan een grote invloed hebben op de snelheid van stikstoffixatie op manieren die we nog niet volledig begrijpen. Stikstoffixatie is een van de belangrijkste biochemische processen op aarde en in de oceanen. In oceaanecosystemen, het stelt micro-organismen in staat om te groeien, zelfs wanneer andere voedingsstoffen, zoals nitraat en ammonium, zijn schaars.

We willen graag begrijpen welke bacteriën actief worden gerekruteerd om Tricho en andere grote cellen te koloniseren, en hoe chemische signalering dit proces beïnvloedt. Om dit te doen, we hebben een val voor bacteriën gemaakt met behulp van nieuwe technieken die zijn ontwikkeld door onze medewerker Otto Cordero. Vanaf het begin, we hebben microscopisch kleine kralen gemaakt die zijn ingebed met fytoplanktoncelextract en magnetische deeltjes waarmee we de kralen uit de oplossing kunnen trekken, ze scheiden van het zeewater en vrijlevende cellen. In de fles die ik vasthoud (zie foto) zitten duizenden van deze kleine kralen vermengd met oceaanbacteriën. De afgelopen weken, we hebben natuurlijke bacteriën die in de oceaan aan de oppervlakte worden gevonden, gemengd met verschillende mengsels van chemische signalen en kralen met fytoplanktonsmaak. Nadat we onze monsters terug naar het lab hebben genomen, we kunnen DNA-sequencing gebruiken als een soort universele streepjescode om de bacteriën te identificeren die in onze val zijn gevangen.

Ik kan niet wachten om te zien wat we zullen ontdekken uit deze experimenten, die ons nieuwe instrumenten geven om het gesprek tussen mariene bacteriën af te luisteren. Begrijpen hoe bacteriën communiceren via signalen is een belangrijke uitdaging voor het voorspellen van de toekomst van het complexe microbiële ecosysteem van de oceaan.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Earth Institute, Columbia University blogs.ei.columbia.edu .