Új módszerrel vizsgálták a cianobaktériumok nitrogénfelvételét

Cianobaktérium telepek, úgynevezett sztromatolitok az ausztráliai Shark Bay árapály-zónájában

Bernát Gábor, az ELKH Balatoni Limnológiai Kutatóintézet (BLKI) tudományos főmunkatársa és szerzőtársai a Frontiers in Microbiology című szaklapban számoltak be a cianobaktériumok nitrogénfelvételére irányuló vizsgálataik legújabb eredményeiről.

A kutatók korszerű módszerekkel, többek között a biológiában újnak számító Nano SIMS-tömegspektrometriával követték nyomon a cianobaktériumok nitrogénfelvételét, illetve a nitrogénkötés módját és napszaki változását. Több olyan szén- és nitrogéngazdálkodási mechanizmust sikerült feltárniuk, amelyek elősegítik a vizsgált egysejtűek sikerét a dinamikusan változó vízi környezetben.

A nitrogénkötő mikroorganizmusok rendkívül fontosak a nitrogén biológiailag hasznosítható formáinak előállításában. Az egysejtű nitrogénkötő cianobaktériumok (UCYN) a tengeri fitoplankton-közösségek gyakori tagjai, olyanoké is, amelyeknek gyorsan változik a nitrogénkoncentrációja.

Cianobaktérium telepek, úgynevezett sztromatolitok az ausztráliai Shark Bay árapály-zónájában (illusztráció) Forrás: Wikimedia Commons

„Korszerű biofozikai módszerekkel, többek között a biológiában újnak számító, úgynevezett Nano SIMS-tömegspektrometriával követtük nyomon a cianobaktériumok nitrogénfelvételét. A sejteket kétféle módon neveltük: úgy, hogy volt nitrogén a nevelőközegben, és úgy, hogy nem. Ez utóbbi esetben a sejtek a túlélés érdekében kénytelenek a légkörből nitrogént megkötni. A különböző körülmények között nevelt cianobaktériumok növekedésére eltérő energiaigények, eltérő biokémiai utak és teljesen eltérő napi ciklusok jellemzőek. A nitrogénmentes közegben nevelt cianobaktériumoknál a nitrogénkötés éjszaka történik, mert a fotoszintézis során keletkező dioxigén (O2) mérgező a nitrogénkötő apparátusra. A nitrogén megkötéséhez szükséges energiát viszont a fotoszintézis biztosítja, a nitrogénkötő sejtek ezért poliszacharidok formájában elraktároznak némi „üzemanyagot" éjszakára" ‒ magyarázza Bernát Gábor.

A kutatók arra is kíváncsiak voltak, hogy az eltérő körülmények között nevelt egysejtű szervezetek a nap folyamán mikor és hová építik be a kulcsfontosságú kémiai elemeket.

Az új vizsgálati eljárások alkalmazásával a szakemberek a korábbiaknál sokkal gazdagabb és összetettebb képet kaptak a sejtek aktivitásáról, így több olyan szén- és nitrogéngazdálkodási mechanizmust is fel tudtak tárni, amelyek elősegítik a vizsgált cianobaktérium sikerét a dinamikusan változó vízi környezetben.