Ett tysk-amerikanskt forskarlag under ledning av mikrobiologen Dr Gerrit Wienhausen från universitetet i Oldenburg (Tyskland) har kommit ett viktigt steg närmare en bättre förståelse av mycket komplexa interaktioner mellan marina mikroorganismer. Forskarna genomförde olika experiment för att analysera interaktionen mellan två arter av marina bakterier från Nordsjön i syntesen av vitamin B12, och publicerade sina resultat i tidskriften Nature .
Vitamin B12 är en livsviktig men knappvara i havet (och på andra håll). Det är viktigt inte bara för metabolismen av de två bakterier som undersökts i denna studie, utan för många andra marina organismer. "Hälften av alla algarter kan inte överleva utan detta vitamin", förklarar Wienhausen. Men liksom människor kan alger inte producera B12 själva. Så forskarna från University of Oldenburg och Scripps Institution of Oceanography i San Diego (USA) var ivriga att titta närmare på B12-syntesen i marina bakterier.
Även om vissa bakteriestammar är kända som vitamin B12-producenter fokuserade detta forskningsprojekt på två stammar av släkten Roseovarius och Colwellia som var och en bara producerar en av de två byggstenarna i vitamin B12, vilket innebär att de bara kan syntetisera ämnet i samarbete med var och en annat.
"Det är fascinerande hur komplexa interaktioner mellan bakterier kan vara", betonar Wienhausen med hänvisning till den nya studien, som genomfördes som en del av Roseobacter Collaborative Research Center som leds av Oldenburgs mikrobiolog prof. Dr. Meinhard Simon, som också var medförfattare till aktuell publikation.
Med hjälp av komplexa laboratorieexperiment och banbrytande analytiska verktyg kunde forskarna utforska interaktionerna mellan de två bakteriestammarna i detalj. Enligt deras upptäckter syntetiserar bakterier av Colwellia-stammen M166 den mindre byggstenen för vitamin B12 och släpper ut det i det omgivande vattnet. Bakterierna från Roseovarius-stammen M141 producerar inte bara den större byggstenen – som är huvudkomponenten – utan kan också syntetisera B12 som båda bakteriestammarna kräver från kombinationen av de två byggstenarna.
Roseovarius-stammen frisätter dock inte vitaminet på egen hand, utan bara en gång Colwellia aktiverar ett virus som kodas i bakteriegenomet hos dess medproducent och viruset förökar sig. Den resulterande virusinfektionen gör att några av de drabbade Roseovarius-bakterierna spricker, och vitamin B12 frisätts tillsammans med viruset och blir därmed tillgängligt för Colwellia (och möjligen även andra marina organismer).
"Denna finjusterade korsmatning av metaboliska byggstenar och produkter kan inte bara vara relevant i marina mikrobiella samhällen utan även i andra ekosystem," forskarna från Oldenburg Institute for Chemistry and Biology of the Marine Environment (ICBM) och Scripps Rapport från Institutionen för oceanografi.
"Vi kunde för första gången visa att två bakterier bara syntetiserar B12 i samarbete med varandra", säger Wienhausen. "En sådan komplex form av interaktion mellan bakterier var tidigare okänd."
Mer än 60 forskare från Oldenburg, Braunschweig, Göttingen och Bonn har undersökt bakterierna i Roseobacter-gruppen under de senaste 13 åren inom Transregional Collaborative Research Center (CRC) Roseobacter.
Dessa bakterier finns i alla marina livsmiljöer – från tropikerna till polarhaven och från havsytan till djuphavet. Bland annat har forskarna upptäckt många nya stammar och beskrivit deras utbredning och funktionella biogeografi i världshaven för första gången. Mer än 280 vetenskapliga artiklar baserade på forskning utförd inom ramen för barnkonventionen har hittills publicerats.
Mer information: Gerrit Wienhausen, Ligand-korsmatning löser bakteriella vitamin B12-auxotrofier, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07396-y. www.nature.com/articles/s41586-024-07396-y
Journalinformation: Natur
Tillhandahålls av University of Oldenburg
