Биологи изучили влияние бактерий на образование облаков

Биологи из Цюриха проанализировали бактериальные клетки и показали, что метаболические процессы внутри них определяют количество выделяемого ими газа, который участвует в образовании облаков. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature Communications. Еще 50 лет назад ученые предложили термин «эффект бабочки», означающий, что даже небольшие изменения начальных условий могут оказывать большое влияние на последующее развитие динамических систем. Однако пример с бабочкой, взмах крылышек которой может вызвать ураган на другом конце планеты, кажется чем-то невозможным, если понимать его буквально. Тем не менее, новая работа биологов Швейцарской высшей технической школы показывает, что даже небольшие организмы, например, бактерии, могут оказывать существенное влияние на макроскопические системы. Ученые анализировали микроорганизмы, которые питаются продуктами метаболизма морского фитопланктона — микроскопических водорослей, которые в совокупности синтезируют больше кислорода, чем все растения. Да, истинными легкими Земли являются не леса, а океаны: около половины кислорода в атмосфере Земли производится там. Каждый год фитопланктон также производит более миллиарда тонн диметилсульфониопропионата (ДМСП) — вещества, которое выполняет роль осмолита, защищая клетку от различных стрессовых нагрузок. «ДМСП удовлетворяет 95% потребности в сере у морских бактерий и 15% потребности в углероде, — говорит Черри Гао, ведущий автор исследования и сотрудник Швейцарской высшей технической школы Цюриха. — Чтобы превратить ДМСП в биомассу, бактерии могут использовать два различных метаболических пути. Если они деметилируют его, они используют как серу, так и углерод. Если микроорганизмы расщепляют его на несколько небольших молекул, они используют только углерод, в то время как сера выходит в атмосферу в форме диметилсульфида (ДМС). Именно ДМС создает типичный запах моря. Кроме того, это соединение играет ключевую роль в образовании облаков в качестве центра конденсации, на который "налипают" молекулы воды». До сих пор ученые не понимали, что заставляет бактерии выбирать тот или иной путь метаболизма. Исследователи в новой работе генетически модифицировали морскую бактерию вида Ruegeria pomeroyi так, что она флуоресцировала в разных цветах в зависимости от используемого для расщепления ДМСП биохимического процесса. Это позволило исследователям показать, что при низких концентрациях ДМСП бактерии используют в основном деметилирование, в то время как при высоких концентрациях в несколько микромолей на литр доминирует расщепление. Средняя концентрация ДМСП в морской воде составляет всего несколько наномолей на литр. В этих условиях использование расщепления незначительно сказывается на окружающей среде. Поэтому бактерии используют серу для своего роста и образования облаков не происходит. Но там, где цветет фитопланктон, концентрация ДМСП может быть в тысячи раз выше. По-видимому, морские бактерии приспособились к такому неравномерному распределению этого соединения в морской воде. Если они растут в непосредственной близости от микроскопических водорослей, то начинают расщеплять ДМСП, образуя диметилсульфид и, как следствие, облака в атмосфере. Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.