Gli organismi microscopici che compongono gli ecosistemi oceanici sono invisibili ad occhio nudo, eppure sono responsabili della produzione della metà dell'ossigeno che respiriamo, e per sostenere tutte le attività di pesca del mondo. Ora, verso la fine della nostra crociera di tre settimane nel Pacifico settentrionale al largo delle Hawaii, stiamo lavorando per capire come questi minuscoli batteri si connettono e comunicano tra loro.

Sappiamo che i batteri hanno la capacità di percepire e rispondere a un numero sconosciuto di segnali chimici, ma pensiamo che potrebbero essere da decine a centinaia. Alcuni segnali che conosciamo dagli esperimenti di laboratorio includono le molecole di rilevamento del quorum. Le molecole sensibili al quorum vengono rilasciate da altri batteri per modificare il modo in cui le cellule si comportano quando hanno raggiunto una densità sufficiente, o quorum. Sappiamo dal lavoro precedente nel laboratorio Dyhrman e nel laboratorio Van Mooy che la segnalazione del quorum è importante nelle comunità di batteri che circondano un'area particolarmente ampia e importante
cianobatterio, Trichodesmio. Trico, come viene affettuosamente chiamato, fissa grandi quantità di fertilizzante azotato direttamente dal gas azoto. I batteri che circondano Tricho, o il suo microbioma può influenzare notevolmente i tassi di fissazione dell'azoto in modi che non comprendiamo ancora completamente. La fissazione dell'azoto è uno dei processi biochimici più importanti sulla terra e negli oceani. Negli ecosistemi oceanici, permette ai microrganismi di crescere anche quando altri nutrienti, come nitrato e ammonio, sono scarse.

Vorremmo capire quali batteri sono attivamente reclutati per colonizzare Tricho e altre grandi cellule, e come la segnalazione chimica influisce su questo processo. Per fare questo, abbiamo creato una trappola per batteri utilizzando nuove tecniche introdotte dal nostro collaboratore Otto Cordero. Da zero, abbiamo realizzato perline microscopiche incastonate con estratto di cellule di fitoplancton e particelle magnetiche che ci permettono di estrarre le perline dalla soluzione, separandoli dall'acqua di mare e dalle cellule a vita libera. All'interno della bottiglia che tengo (vedi foto) ci sono migliaia di queste minuscole perline mescolate a batteri oceanici. Nelle ultime settimane, abbiamo mescolato batteri naturali trovati nell'oceano di superficie con diverse miscele di segnali chimici e perline al gusto di fitoplancton. Dopo aver riportato i nostri campioni al laboratorio, possiamo usare il sequenziamento del DNA come una sorta di codice a barre universale per identificare i batteri catturati nella nostra trappola.

Non vedo l'ora di vedere cosa scopriremo da questi esperimenti, che ci danno nuovi strumenti per origliare la conversazione tra i batteri marini. Comprendere come i batteri comunicano attraverso i segnali è una sfida importante per prevedere il futuro del complesso ecosistema microbico dell'oceano.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione dell'Earth Institute, Columbia University blogs.ei.columbia.edu.