Un nuovo studio dello Scripps Institute of Oceanography di La Jolla, California, mostra il macchinario molecolare che aiuta a spostare il ferro attraverso l'ambiente marino. I ricercatori riferiscono questa settimana in mSistemi , una rivista ad accesso aperto dell'American Society for Microbiology, su come Roseobatteri i batteri rivendicano l'eme, una molecola contenente ferro che è molto diffusa nell'oceano, direttamente da cellule algali morte e disintegrate.
I batteri nell'oceano consumano materiale dal fitoplancton, come le alghe, e riciclano sostanze nutritive come il carbonio, azoto, e ferro di nuovo nella rete alimentare. Precedenti studi hanno analizzato i microbi e le molecole che aiutano a spostare il carbonio e l'azoto attraverso l'ambiente marino, ma i processi microbici responsabili del ciclo di metalli in tracce come il ferro sono in gran parte sconosciuti, afferma il leader dello studio e microbiologo Shane Hogle.
Questa è un'omissione importante perché il ferro svolge un ruolo fondamentale nella rete alimentare dell'oceano. Gli studi stimano che quasi un quarto del ferro in alcune parti della superficie dell'oceano passa attraverso i batteri. Il ferro può aumentare o limitare la crescita del plancton, e vaste aree dell'oceano sono alimentate da ferro riciclato dai microbi, dice Hogle, ora ricercatore post-dottorato presso il Massachusetts Institute of Technology, a Cambridge. Dice che una migliore comprensione del ciclo del ferro migliorerà la capacità degli scienziati di prevedere i cambiamenti chimici nell'ambiente marino.
"Se vogliamo modellare come potrebbe cambiare il ciclo del ferro in caso di futuri cambiamenti climatici, abbiamo bisogno di una comprensione a livello meccanicistico di cosa sta succedendo in questo momento, " lui dice.
Gli scienziati hanno analizzato 153 genomi da Roseobatteri batteri, un gruppo di microrganismi che spesso coesistono con fioriture algali e sono noti per essere attori importanti nei cicli marini del carbonio e dello zolfo. In 69 genomi, o circa il 45 percento, gli scienziati hanno identificato una serie completa di geni ritenuti coinvolti nell'assorbimento dell'eme, un cofattore enzimatico contenente ferro prevalente nel fitoplancton marino, come le alghe. Molti Roseobatteri i ceppi crescono in stretta associazione con le cellule algali, e studi precedenti hanno suggerito che l'eme potrebbe essere un'importante fonte di ferro per i batteri che vivono vicino al fitoplancton.
Successivi esperimenti condotti dai ricercatori hanno verificato il ruolo dei geni nell'acquisizione dell'eme, e ulteriori analisi di Roseobatteri ceppi suggerisce che i batteri prendono l'eme direttamente dalle cellule lisate, piuttosto che come risultato di un processo a più fasi. Questo processo batterico mantiene il ferro dal fitoplancton morto all'interno della rete alimentare microbica vicino alla superficie dell'oceano.
"Lo iniettano di nuovo nella rete alimentare microbica, invece di lasciarlo cadere e depositarsi sul fondo dell'oceano, "dice Hogle.
Lui e i suoi collaboratori, la microbiologa Bianca Brahamsha e la biogeochimica Katherine A. Barbeau, entrambi di Scripps, volevano anche sapere se i trasportatori di eme erano comuni nelle comunità marine. Non sembrava essere il caso:i ricercatori hanno trovato poche prove dei meccanismi di captazione dell'eme dopo aver cercato nei database pubblici di metatrascrittomi e metagenomi.
Però, i batteri che possono usare l'eme possono essere leggeri ma potenti, dice Hogle. Recenti studi sul ciclo del carbonio hanno scoperto che alcuni batteri marini che non sono abbondanti nei database metagenomici diventano molto abbondanti in condizioni speciali - e possono riciclare significativamente più carbonio di altri, cladi più diffusi.
Hogle suggerisce che potrebbe essere il caso anche del ferro. "I cladi che in media non sono molto abbondanti ma più dinamici di altri possono dare un contributo altrettanto importante al ciclo biogeochimico nell'oceano, " lui dice.
