Naukowcy skupieni wokół Jana Brüwera, Bernharda Fuchsa i Rudolfa Amanna badali wzrost bakterii podczas wiosennego zakwitu u wybrzeży Helgoland różnymi metodami: za pomocą mikroskopu policzyli i zidentyfikowali nie tylko obecne komórki, ale także częstotliwość komórek, które aktualnie się dzieliły . W ten sposób byli w stanie obliczyć, jak szybko różne rodzaje bakterii rozmnażały się w ich naturalnym środowisku.

„Wykorzystaliśmy nowoczesne metody mikroskopowe do wizualizacji i liczenia dzielących się komórek na tysiącach obrazów” – wyjaśnia Jan Brüwer, który prowadził badania w ramach swojej pracy doktorskiej. „Wykorzystaliśmy fakt, że dzieląca się komórka musi podzielić swój zduplikowany genom na komórki potomne. W ten sposób byliśmy w stanie jednoznacznie zidentyfikować te komórki na podstawie rozmieszczenia DNA w komórce”. Umożliwiło to naukowcom określenie tempa wzrostu poszczególnych grup bakterii w dłuższych okresach czasu.

„Wyniki miały dla nas kilka niespodzianek” — mówi lider grupy Bernhard Fuchs. „Na przykład odkryliśmy, że najpowszechniejsza grupa bakterii w oceanie, zwana SAR11, dzieli się prawie dziesięć razy szybciej niż zakładano”. Ponadto w wielu przypadkach zmierzone tempo wzrostu nie odpowiada obfitości odpowiednich bakterii w wodzie. „Jeśli bakterie dzielą się często, ale nie są liczne, sugeruje to, że są popularną ofiarą drapieżników lub wirusów” – wyjaśnia Brüwer. „Czas namnażania się bakterii był również zaskakujący: bakterie SAR11 często dzieliły się przed rozpoczęciem rozkwitu glonów w Morzu Północnym. Skąd czerpały energię wymaganą do tego, wciąż pozostaje tajemnicą”.

Nie wszystkie grupy bakterii zachowywały się tak nieoczekiwanie jak SAR11; w przypadku innych grup zebrane teraz wyniki były bardziej zgodne z oczekiwaniami naukowców – w ich przypadku tempo wzrostu i liczba komórek w dużej mierze się zgadzały.

Do tej pory zakładano, że SAR11, które mają bardzo małe komórki, radzą sobie z niewielką ilością składników odżywczych, nie dzielą się zbyt często i są rzadko spożywane ze względu na swój mały rozmiar. W przeciwieństwie do innych większych bakterii, np Bacteroidetes, są postrzegane jako popularne pożywienie, szybko się rozmnażają i równie szybko znikają, gdy drapieżniki i wirusy wchodzą na ich trop. Nowe badanie przeprowadzone przez Brüwera i jego współpracowników przedstawia zupełnie inny obraz.

„Nasze wyniki wpływają na nasze rozumienie cykli pierwiastków, zwłaszcza obiegu węgla w oceanie” – podkreśla Brüwer. „Najbardziej rozpowszechnione bakterie w oceanie, SAR11, są bardziej aktywne i dzielą się szybciej niż wcześniej sądzono. Może to oznaczać, że potrzebują mniej składników odżywczych i są bardziej popularnym źródłem pożywienia dla innych organizmów, niż przypuszczano. zakwity glonów wydają się być szybsze niż myśleliśmy”.

„Te badania były metodologicznie bardzo wymagające i pokazują, jak wiele informacji można wyciągnąć z obrazów mikroskopowych” – podkreśla Rudolf Amann, dyrektor Instytutu Mikrobiologii Morskiej im. Maxa Plancka. „Jestem bardzo dumny z naukowców zaangażowanych w opanowanie tego gigantycznego zadania i cieszę się, że mam zaszczyt z nimi pracować. Osiągnięte wyniki wywołają wiele ekscytujących dyskusji na temat relacji ekologicznych podczas wiosennego rozkwitu i ogólnie w oceanie”.