تریکودسمیوم: باکتری های بارور کننده اقیانوس ها با هم کار می کنند تا با سطوح نور سازگار شوند

یکی از فراوان ترین و مهم ترین انواع باکتری های فتوسنتزی در اقیانوس ها ممکن است موفقیت خود را مدیون کار گروهی باشد.

این باکتری به نام تریکودسمیومUlrike Pfreundt در ETH زوریخ در سوئیس و همکارانش کشف کرده‌اند که می‌توانند به طور فعال به یکدیگر بپیوندند تا دانه‌های بزرگ را در پاسخ به شرایط محیطی در حال تغییر تشکیل دهند یا از هم جدا شوند.

«این رفتار احتمالاً کلید چرایی است تریکودسمیوم Pfreundt می گوید که بسیار فراوان و بسیار موفق است.

تریکودسمیوم گروهی از چندین گونه سیانوباکتری است. اعضای آن را گاهی خاک اره دریایی می نامند، زیرا اغلب شکوفه های قهوه ای مایل به قرمز را تشکیل می دهند که ممکن است نام دریای سرخ را به خود اختصاص داده باشد.

این باکتری ها نه تنها غذای موجودات دیگر را تامین می کنند، بلکه نیتروژن اتمسفر را به مواد شیمیایی تبدیل می کنند که سایر موجودات فتوسنتزی می توانند از آنها استفاده کنند. Pfreundt می گوید، آنها مناطق وسیعی از اقیانوس را بارور می کنند که در غیر این صورت از نظر مواد مغذی بسیار فقیر برای رشد چیزی هستند.

او می‌گوید: «در اصل این کود زنده برای اقیانوس‌ها است. آنها بخش بسیار زیادی از نیتروژن ثابت شده در اقیانوس را فراهم می کنند و بسیاری از موجودات دیگر که CO2 را جدا می کنند به این نیتروژن وابسته هستند.

تریکودسمیوم در رشته های مو مانند تا چند صد سلول رشد می کند. رشته‌ها ممکن است به صورت جداگانه در اطراف شناور باشند، اما اغلب در کلنی‌ها یا توده‌ها نیز دیده می‌شوند که هر کدام حاوی بیش از صدها رشته هستند.

این سنگدانه ها می توانند 1 یا 2 میلی متر عرض داشته باشند و با چشم غیر مسلح قابل مشاهده باشند. در برخی از سنگدانه ها که پفک نامیده می شوند، رشته ها مانند یک پمپ از مرکز به بیرون تابش می کنند. در برخی دیگر که تافت نامیده می شوند، رشته ها مانند یک دسته مو موازی هستند.

نشان داده شده است که سنگدانه ها کمک می کنند تریکودسمیوم آهن مورد نیاز خود را از ذرات گرد و غبار بدست آورید. پرفروند می‌گوید، اما چگونگی شکل‌گیری مصالح یک راز بوده است. یک ایده این است که اگر رشته ها به یکدیگر برخورد کنند فقط به هم می چسبند، اما این ظاهر سازمان یافته آنها را توضیح نمی دهد. دیگر اینکه آنها به این شکل رشد می کنند.

در حالی که رشد می کند تریکودسمیوم در آزمایشگاه برای مطالعه ژنوم آن، Pfreundt متوجه شد که ظاهر سنگدانه ها می تواند در طول روز کاملاً تغییر کند، و او را مشکوک کرد که یک فرآیند فعال درگیر است. او و همکارانش اکنون مجموعه ای از آزمایشات را برای تایید این موضوع و نشان دادن چگونگی وقوع آن انجام داده اند.

رشته ها می توانند در امتداد سطوح سر بخورند و وقتی دو رشته با هم تماس پیدا می کنند، ممکن است شروع به سر خوردن در امتداد یکدیگر کنند، مانند دو قطار که از یکدیگر به عنوان مسیر استفاده می کنند. Pfreundt می گوید اگر این روند به طور نامحدود ادامه یابد، رشته ها به طور کامل از روی یکدیگر می لغزند. بنابراین وقتی باکتری‌ها می‌خواهند در توده‌ها باقی بمانند، مسیرهای خود را معکوس می‌کنند.

او دریافت که برای محکم‌تر شدن دسته‌ای از سنگ‌دانه‌ها، معکوس‌ها بیشتر اتفاق می‌افتند و همپوشانی‌های بزرگ‌تری از رشته‌ها حفظ می‌شود. برای شل شدن آنها، معکوس ها کمتر اتفاق می افتد.

این تیم دریافتند که این سست شدن یا سفت شدن سنگدانه ها می تواند در عرض چند دقیقه در پاسخ به تغییر سطوح نور اتفاق بیفتد. نور بسیار روشن می‌تواند به ماشین‌های فتوسنتزی آسیب برساند و سنگدانه‌های محکم‌تر سطح نوری که هر رشته در معرض آن قرار می‌گیرد را کاهش می‌دهد.

بیرون در اقیانوس، این ممکن است کمک کند تریکودسمیوم با بیرون آمدن یا رفتن خورشید از پشت ابرها مقابله کنید.

Pfreundt فکر می کند که این شل شدن یا سفت شدن به سنگدانه ها کمک می کند شناور خود را کنترل کنند و به آنها اجازه می دهد در صورت نیاز به بالا یا پایین حرکت کنند. تریکودسمیوم زمانی که این ماده مغذی در سطح تمام می‌شود، برای دریافت فسفات عمیق‌تر می‌شود.

مکانیسم معکوس تریکودسمیوم ریچارد کربی، دانشمند و نویسنده مستقلی که پلانکتون را مطالعه می‌کند، می‌گوید: شل شدن یا سفت شدن سنگدانه‌ها برای تأثیر بر چگالی، شناوری و جذب نور ممکن است به موفقیت گونه کمک کند.

Pfreundt و همکارانش همچنین دریافتند که به جای تشکیل سویه های مختلف همانطور که قبلاً تصور می شد، پفک ها از ادغام تافت ها ایجاد می شوند. اما بسیاری از سوالات بی پاسخ مانده اند، مانند اینکه رشته ها چگونه سر می خورند و چگونه می دانند چه زمانی باید معکوس شوند.