De mikroskopiska organismerna som utgör havets ekosystem är osynliga för blotta ögat, ändå är de ansvariga för att producera hälften av det syre vi andas, och för att upprätthålla alla världens fiske. Nu, närmar sig slutet av vår tre veckor långa kryssning i norra Stilla havet utanför Hawaii, vi arbetar för att förstå hur dessa små bakterier ansluter och kommunicerar med varandra.

Vi vet att bakterier har förmågan att känna av och svara på ett okänt antal kemiska signaler, men vi tror att det kan vara tiotals till hundratals. Några få signaler vi känner till från laboratorieexperiment inkluderar kvorumavkänningsmolekyler. Quorum sensing molekyler frigörs av andra bakterier för att förändra hur celler beter sig när de har nått en tillräcklig täthet, eller kvorum. Vi vet från tidigare arbete i Dyhrman-labbet och Van Mooy-labbet att kvorumsignalering är viktigt i de bakteriesamhällen som omger en särskilt stor och viktig
cyanobakterie, Trichodesmium. Tricho, som det kärleksfullt kallas, fixerar stora mängder kvävegödsel direkt från kvävgas. Bakterierna som omger Tricho, eller dess mikrobiom kan i hög grad påverka graden av kvävefixering på sätt som vi ännu inte helt förstår. Kvävefixering är en av de viktigaste biokemiska processerna på jorden och i haven. I havets ekosystem, det gör det möjligt för mikroorganismer att växa även när andra näringsämnen, som nitrat och ammonium, är knappa.

Vi skulle vilja förstå vilka bakterier som aktivt rekryteras för att kolonisera Tricho och andra stora celler, och hur kemisk signalering påverkar denna process. Att göra detta, vi skapade en fälla för bakterier med hjälp av nya tekniker pionjärer av vår samarbetspartner Otto Cordero. Från början, vi gjorde mikroskopiska pärlor inbäddade med växtplanktoncellextrakt och magnetiska partiklar som gör att vi kan dra pärlorna ur lösningen, separerar dem från havsvattnet och fritt levande celler. Inuti flaskan jag håller i (se bild) finns tusentals av dessa små pärlor blandade med havsbakterier. Under de senaste veckorna, vi har blandat naturliga bakterier som finns i ythavet med olika blandningar av kemiska signaler och pärlor med växtplanktonsmak. Efter att vi tagit våra prover tillbaka till labbet, vi kan använda DNA-sekvensering som en sorts universell streckkod för att identifiera bakterierna som fångas i vår fälla.

Jag kan inte vänta på att se vad vi kommer att upptäcka från dessa experiment, som ger oss nya verktyg för att avlyssna samtalet bland marina bakterier. Att förstå hur bakterier kommunicerar genom signaler är en viktig utmaning för att förutsäga framtiden för havets komplexa mikrobiella ekosystem.

Den här historien är återpublicerad med tillstånd av Earth Institute, Columbia University blogs.ei.columbia.edu .