由德国奥尔登堡大学微生物学家 Gerrit Wienhausen 博士领导的德美研究小组在深入了解海洋微生物之间高度复杂的相互作用方面迈出了重要的一步。研究人员进行了各种实验,分析了两种来自北海的海洋细菌在维生素 B 12合成过程中的相互作用,目前他们将研究结果发表在科学期刊《自然》上。
维生素 B 12是海洋中(以及其他地方)必不可少但又稀缺的物质。它不仅对本研究中调查的两种细菌的新陈代谢至关重要,而且对许多其他海洋生物也至关重要。“一半的藻类物种都需要这种维生素才能生存,”Wienhausen 解释说。然而,和人类一样,藻类不能自己产生 B 12。因此,奥尔登堡大学和美国圣地亚哥斯克里普斯海洋研究所的研究人员渴望更深入地研究海洋细菌中 B 12 的合成。
虽然某些细菌菌株被称为维生素 B 12生产者,但本研究项目重点关注Roseovarius和Colwellia属的两种菌株,它们各自只生产维生素 B 12的两个组成部分中的一种,这意味着它们只能相互协作才能合成这种物质。“细菌之间的相互作用如此复杂,真是令人着迷,”Wienhausen 在谈到这项新研究时强调道,该研究由 Roseobacter 合作研究中心开展,该中心由奥尔登堡微生物学家 Meinhard Simon 教授领导,他也是本出版物的合著者。
两种细菌菌株之间的复杂相互作用
利用复杂的实验室实验和尖端的分析工具,研究人员能够详细探索两种细菌菌株之间的相互作用。 根据他们的研究结果,Colwellia菌株 M166 的细菌会合成维生素 B 12的较小构件并将其释放到周围的水中。 而Roseovarius菌株 M141的细菌不仅能生产较大的构件(即主要成分),还能从两种构件的组合中合成两种细菌菌株都需要的B 12。
然而,Roseovarius菌株不会自行释放维生素,只有当Colwellia激活其共同生产者的细菌基因组中编码的病并进行繁殖时,该菌株才会释放维生素。 由此产生的病感染会导致一些受影响的Roseovarius细菌破裂,维生素 B 12会与病一起释放,从而被Colwellia(可能还有其他海洋生物)吸收。 “这种代谢构件和产物的精细交叉喂养可能不仅与海洋微生物群落有关,而且也与其他生态系统有关,”来自奥尔登堡海洋环境化学与生物研究所 (ICBM) 和斯克里普斯海洋研究所的研究人员在《自然》杂志上报告说。 “
我们首次证明两种细菌只有在相互合作的情况下才能合成B 12
,”Wienhausen 说。“以前从未见过如此复杂的细菌间相互作用。” 过去 13 年来,来自奥尔登堡、不伦瑞克、哥廷根和波恩的 60 多名研究人员在德国研究基金会 (DFG) 资助的跨区域合作研究中心 (CRC) Roseobacter 内研究了 Roseobacter 群的细菌。这些细菌存在于所有海洋栖息地——从热带到极地海洋,从海面到深海。除其他成就外,研究人员还发现了许多新菌株,并首次描述了它们在世界海洋中的分布和功能生物地理学。迄今为止,已经发表了 280 多篇基于 CRC 研究的科学论文。