Studien liefern ein besseres Verständnis dafür, wie Cyanobakterien Glukose nutzen

Drei UCO-Studien untersuchen, wie die am häufigsten vorkommenden photosynthetischen Organismen der Erde, marine Cyanobakterien, auch in der Lage sind, Energie aus organischen Substanzen wie Glukose zu gewinnen

Marine Cyanobakterien sind die am häufigsten vorkommenden photosynthetischen Organismen auf der Erde und für die Produktion eines großen Teils des Sauerstoffs verantwortlich, den wir atmen. Obwohl ihre Hauptenergiequelle die Photosynthese ist, ein Prozess, bei dem sie CO2 aus der Atmosphäre in organisches Material umwandeln, können sie unter bestimmten Umständen auch organische Substanzen wie Glukose direkt aus der Umwelt aufnehmen und als assimilieren Energiequelle.

Aus diesem Grund gelten sie als mixotrophe Organismen, da sie eine hybride Art der Ernährung haben (Licht und organische Substanz).

Mit dem Ziel, die bestimmten Umstände zu verstehen, die es Cyanobakterien ermöglichen, organische Substanzen direkt einzufangen, hat eine Forschungsgruppe am UCO, Adaptations in the Metabolism of Nitrogen and Carbon in Marine Cyanobacteria, mehrere Studien durchgeführt, die Aufschluss darüber geben, wie diese Organismen assimilieren und aufnehmen Vorteil von Glukose, der am häufigsten vorkommenden organischen Verbindung in der Natur.

In einer in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Mikrobiologisches Spektrumstellte das Team fest, dass die Fähigkeit, Glukose einzufangen, und ihre Auswirkungen auf den Stoffwechsel zwischen verschiedenen Stämmen von Prochlorococcus und Synechococcus, den beiden Hauptgattungen von Cyanobakterien, unterschiedlich sind.

Das heißt, es gibt einige Cyanobakterien, die Glukose effektiver einfangen, und die Nutzung, die sie davon machen, kann auch anders sein, da „marine Cyanobakterien im Ozean in der Lage sind, ihren Stoffwechsel abhängig von der Verfügbarkeit von Glukose zu modulieren“, erklärte José Manuel García Fernández, Mitglied der Forschungsgruppe.

Nun, eine Sache ist die Assimilation von Glukose (das heißt, wie sie diese organische Substanz verwenden), und eine andere ist, wie sie es schaffen, sie einzufangen. Dazu verwenden sie Proteine, sogenannte Transporter. Diese Proteine ​​identifizieren Glukose in der Umgebung und führen sie in die Zelle ein. In einem Artikel veröffentlicht in BBA Bioenergetikkonnte das Team in Zusammenarbeit mit der Universidade Nova de Lisboa die Struktur und Funktionen des Glukosetransporters von Prochlorococcus genau identifizieren, der sich dadurch auszeichnet, dass er kleine Mengen von Glukose um sich herum identifizieren kann.

„Zukünftige Studien“, erklärt García Fernández, „werden es uns ermöglichen, die Frage zu beantworten, welche spezifischen Teile dieses Transporters für diese Kapazität verantwortlich sind.“

Darüber hinaus wurden in Zusammenarbeit mit der University of Hawaii und der University of Arizona Forschungsarbeiten durchgeführt, veröffentlicht in Mikrobiologisches Spektrumin der sie während einer ozeanografischen Kampagne auf Hawaii natürliche Proben analysierten, hat das Team der Beziehung zwischen Prochlorococcus und Glukose drei weitere Merkmale hinzugefügt.

Erstens fanden sie heraus, dass der Glukosetransport dank der Verfügbarkeit von Licht tagsüber größer ist als nachts. Zweitens folgt die Glukoseaufnahme einem anderen zirkadianen Zyklus als der anderer Bakterien, die im selben Bereich des Ozeans leben. Schließlich entdeckte das Team Unterschiede im Glukosestoffwechsel zwischen Oberflächen- und Tiefen-Cyanobakterien.

Dieser gesamte Prozess der Glukoseaufnahme ist für einige Cyanobakterien grundlegend und verschafft ihnen Vorteile gegenüber ihrer Konkurrenz: Sie sparen Energie (da es aufwändiger ist, CO2 in organisches Material umzuwandeln, als sich direkt davon zu ernähren) und nehmen organisches Material von anderen konkurrierenden Mikroorganismen auf um sie herum.

Und obwohl die Hauptenergiequelle von Cyanobakterien das Sonnenlicht ist, leben viele in tiefen Gebieten, die kein Licht erreicht, so dass es für sie unerlässlich ist, organisches Material einzufangen, um zu überleben. Dies wurde kürzlich von Forschern der Universität Haifa (Israel) in einem Artikel demonstriert, für den UCO-Professorin María del Carmen Muñoz Marín rezensiert wurde Naturmikrobiologie.