Bacteriile oceanice și rețeaua invizibilă care susține viața pe Pământ

Miliarde de bacterii microscopice din oceane contribuie la producerea oxigenului și susțin viața pe Pământ. Deși au fost considerate organisme solitare, cercetările recente arată că ele sunt mult mai interconectate decât se credea. Prin structuri speciale numite nanotuburi, bacteriile schimbă nutrienți și informații, formând rețele biologice invizibile care pot avea un impact global.

Prochlorococcus este una dintre cele mai mici și mai abundente bacterii fotosintetizante de pe planetă. Aceste microorganisme produc între 10% și 20% din oxigenul din atmosferă, fiind esențiale pentru echilibrul ecosistemelor marine. Până de curând, cercetătorii le considerau entități izolate, dar un studiu realizat la Universitatea din Córdoba, Spania, a schimbat această percepție.

Oamenii de știință au observat sub microscop că bacteriile Prochlorococcus și Synechococcus – un alt tip de cianobacterie – erau conectate prin structuri subțiri, asemănătoare unor poduri. Aceste legături s-au dovedit a fi nanotuburi bacteriene, structuri formate din membrană celulară care permit transferul de nutrienți și alte resurse între celule.

Descoperirea este revoluționară deoarece demonstrează că bacteriile oceanice nu sunt organisme individuale, ci parte dintr-o rețea vastă de comunicare și colaborare. Acest lucru ridică întrebări esențiale despre natura vieții microbiene și despre rolul acestor interacțiuni în procesele globale, cum ar fi producerea oxigenului și ciclul carbonului.

Ce rol au nanotuburile în comunicarea bacteriilor?

Nanotuburile bacteriene nu sunt o invenție recentă a naturii. Prima lor observație a fost raportată în 2011, când cercetătorii au descoperit că bacteriile pot forma astfel de conexiuni pentru a face schimb de resurse. Până acum, însă, se credea că aceste structuri sunt rare sau că apar doar în anumite condiții experimentale.

Între aceste bacterii (stânga: Prochlorococcus; dreapta: Bacillus subtilis) sunt punți de nanotuburi, prin care celulele transportă substanțe precum aminoacizi și enzime. Deși aceste nanotuburi au fost observate pentru prima dată abia în 2011, biologii cred acum că bacteriile au făcut aceste structuri de-a lungul timpului neobservate. Fotografii: Stânga: Sci. Adv. 10, eadj1539 (2024); Dreapta: Celula 144, 590–600 (2011)

Prin nanotuburi, bacteriile schimbă substanțe esențiale, cum ar fi aminoacizii și enzimele. Acest mecanism este deosebit de important pentru organismele cu genomuri mici, cum sunt Prochlorococcus și Synechococcus, care nu pot produce toate substanțele necesare supraviețuirii și trebuie să le obțină din mediul înconjurător sau de la alte bacterii.

Pe lângă nutrienți, nanotuburile pot transporta și semnale chimice, permițând bacteriilor să reacționeze rapid la schimbările din mediu. Acest tip de comunicare poate influența dinamica ecosistemelor marine și poate avea implicații în stabilitatea nivelului de oxigen din atmosferă.

Cum schimbă această descoperire înțelegerea vieții microbiene?

Descoperirea că Prochlorococcus și Synechococcus formează rețele prin nanotuburi schimbă modul în care înțelegem structura vieții microbiene din oceane. În loc să fie simple celule izolate, aceste bacterii sunt interconectate într-o rețea complexă, care le permite să colaboreze pentru supraviețuire.

Cercetătorii doresc acum să afle ce anume schimbă aceste bacterii prin nanotuburi și cum influențează acest transfer procesele globale, cum ar fi fotosinteza și ciclul carbonului. În plus, există întrebări despre cum se formează nanotuburile în mediul natural și ce factori favorizează apariția lor.

Această nouă perspectivă ar putea duce la o mai bună înțelegere a modului în care microorganismele colaborează în medii extreme și cum pot fi folosite aceste cunoștințe pentru a combate probleme ecologice, precum schimbările climatice. Dacă aceste bacterii formează rețele de cooperare la scară globală, impactul lor asupra planetei este mult mai mare decât s-a crezut până acum.

În concluzie, oceanele nu sunt doar un vast spațiu al vieții individuale, ci un sistem interconectat, în care bacteriile comunică, schimbă resurse și contribuie la echilibrul ecologic al întregii planete.