Бактерии катаются по морю на зоопланктоне

У микробиологов существует изречение: «Все есть везде, но в конечном счете все решает среда». И действительно, микроорганизмы распространены по всему Земному шару во всех средах обитания. Ученые находят их и в суровых арктических условиях, и в озерах Антарктиды. Совсем недавно исследователи выяснили, что некоторые виды бактерий, в том числе и патогенные, вместе с пылью из Сахары летят в Испанию. Но бактерии, обитающие в водной среде, -- особая и многочисленная группа. Например, в одной столовой ложке морской воды может находиться до 5 млн особей бактерий, а в 1 литре – до 10 тыс. видов.

Бактерии преодолевают препятствия

Микробиологов давно волновал вопрос, как бактериям удается так легко перемещаться на большие расстояния или, например, попадать из одного водоема в другой. Вполне естественно предположить, что в этом случае играет роль ветер, птицы, животные, человек. Но вот перемещение в толще воды, как утверждают специалисты, для микроорганизмов – огромная проблема. Те слои, где происходит изменение плотности, солености или температуры, для крошечных организмов становятся непреодолимым препятствием. Всегда считалось, что единственный способ для них подняться из нижних слоев в верхние – быстрое размножение. Вниз спуститься легче – можно использовать оседающие на дно твердые частицы.

Ученые из Института пресноводных экосистем и рыбного хозяйства внутренних вод (Германия) и Института морских исследований в Виргинии (США) под руководством профессора Кэм Тана (Kam W. Tang) обнаружили еще один способ, который изобрели водные бактерии, чтобы распространяться в воде. На основе эксперимента авторы работы пришли к выводу, что три вида бактерий (Brevundimonas sp, Pseudonocardia sp. и Pimelobacter sp.) для своего перемещения используют разные виды дафний. Полевые исследования в озере Нимец (оно расположено рядом с крупнейшим озером земли Брандербург Большим Штехлином) подтвердили результат.

Путешествие в цилиндре с водой

Для эксперимента в длинные и узкие емкости (высотой 120 см и диаметром 10 см) ученые налили обычную воду, а сверху добавили соленую, получив таким способом аналог естественной стратификации (разделения на слои). На дно поместили три вида бактерий с флуоресцирующими метками и дафнии (Daphnia magna). В контрольных емкостях были только бактерии без дафний. Чтобы заставить дафний двигаться к поверхности, экспериментаторы установили рядом с цилиндрами лампы. Дафнии всегда двигаются по направлению к свету (такая особенность называется положительный фототаксис). В течение восьми часов каждые два часа микробиологи освещали подопытных животных и особенно внимательно следили, что же будет с бактериями. Оказалось, что все бактерии прикрепляются к дафниям и всплывают вместе с ними к поверхности. Причем, по словам Тана, некоторые особи у поверхности покидали дафний, а некоторые продолжали вместе с ними путь в обратном направлении. В контрольных сосудах бактерии оставались на дне.

«Наш эксперимент показал, что бактерии действительно сильно ограничены в способности к передвижению. Но восполняют недостаток при помощи зоопланктона – свободно передвигающихся организмов. Так происходит обмен видами между разными сообществами микроорганизмов. И если с частицами органики или другими твердыми веществами бактерии могут следовать только ко дну, то с зоопланктоном они перемещаются во всех направлениях», -- пишут авторы исследования. По словам ученых, такой способ перемещения, вероятнее всего, используют и бактерии, живущие в морской среде. Скорее всего, этот способ широко распространен среди множества видов, в том числе и патогенных.

Статья профессора Тана и его коллег «Bacteria dispersal by hitchhiking on zooplankton» опубликована в журнале PNAS.