ถุงแบคทีเรียอาจให้โอกาสในการแลกเปลี่ยนทางพันธุกรรม ส่งผลกระทบต่อวัฏจักรคาร์บอน
นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบแบคทีเรียที่ สล็อตเว็บตรง อุดมสมบูรณ์ในมหาสมุทรเป็นประจำ การเสียสละนี้ซึ่งแบคทีเรียดึงเอาทรงกลมจิ๋วที่เรียกว่าถุงน้ำออก อาจส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโดยส่งผลต่อปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่มหาสมุทรสามารถดูดซับได้
แบคทีเรียสังเคราะห์แสงในสกุลProchlorococcus หลั่งสองถึงห้าถุงต่อวัน นักวิจัยนำโดยนักสมุทรศาสตร์ชีวภาพ Sallie Chisholm จากรายงาน ของMIT ในรายงานScience 10 มกราคม ถุงแต่ละใบเป็นฟองที่ห่อหุ้มด้วยเมมเบรนซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณหนึ่งในหกของแบคทีเรีย และเต็มไปด้วยไขมัน โปรตีน RNA และแม้แต่ DNA ทีมของ Chisholm คำนวณว่าเมื่อรวมกันแล้ว แบคทีเรียจำนวนมากอาจขับคาร์บอนอินทรีย์ 10,000 ถึง 100,000 เมตริกตันออกสู่มหาสมุทรในแต่ละวัน
Prochlorococcusซึ่ง Chisholm และเพื่อนร่วมงานของเธออธิบายไว้ครั้งแรกในปี 1988 เป็นจุลินทรีย์ในทะเลที่มีความอุดมสมบูรณ์มากที่สุดในโลกโดยมีประชากรประมาณหนึ่งแปดพันล้านหรือ 10 27สิ่งมีชีวิต มันและแพลงก์ตอนพืชในทะเลอื่น ๆ ดำเนินการสังเคราะห์แสงประมาณครึ่งหนึ่งของโลก
เซลล์ Prochlorococcus มี ขนาดเพียง 600 นาโนเมตร ดูเหมือนจุดภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง Chisholm กล่าว แต่ในไมโครกราฟอิเล็กตรอน เธอและเพื่อนร่วมงานสังเกตเห็น “สิวเหล่านี้ – เราเรียกว่า ‘blebs’ – บนพื้นผิว” นักจุลชีววิทยา Steven Biller จำได้ว่าพวกมันเป็นถุงน้ำ จากนั้นนักวิจัยพบถุงน้ำในตัวอย่างน้ำที่ดึงมาจาก Vineyard Sound ในแมสซาชูเซตส์และจากทะเล Sargasso ใกล้เบอร์มิวดา
เดวิด สแกนแลน นักจุลชีววิทยาทางทะเลแห่งมหาวิทยาลัยวอร์วิก เมืองโคเวนทรี ประเทศอังกฤษ กล่าวว่า โพรคลอโรคอคคัสอาศัยอยู่ในส่วนที่มีสารอาหารขาดแคลน มากที่สุดในมหาสมุทร แบคทีเรียต้องเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์และแสงแดดให้เป็นคาร์บอนที่มีประโยชน์ทางชีวภาพ พวกเขายังแสวงหาสารอาหารที่สำคัญเช่นฟอสฟอรัสและไนโตรเจน
เหตุใดสิ่งมีชีวิตที่ทำงานหนักเพื่อสร้างและกำจัดสารอาหารจึงทิ้งทรัพยากรที่ได้มาอย่างยากลำบาก? นักวิจัยเสนอความเป็นไปได้หลายประการที่อาจช่วยอธิบายว่าคาร์บอนเคลื่อนที่ผ่านชั้นบรรยากาศและมหาสมุทรได้อย่างไร
ที่น่าตื่นเต้นที่สุดสำหรับนักจุลชีววิทยาทางทะเล
Julie Huber จาก Marine Biological Laboratory ใน Woods Hole, Mass. คือแบคทีเรียในมหาสมุทรอาจใช้ถุงน้ำเพื่อแลกเปลี่ยน DNA “นี่เป็นวิธีคิดใหม่เกี่ยวกับการแลกเปลี่ยนทางพันธุกรรม” เธอกล่าว
โพรคลอ โรคอคคั สอาจส่งออกแพ็คเก็ตข้อมูลทางพันธุกรรมอย่างต่อเนื่องซึ่งสิ่งมีชีวิตอื่นสามารถนำไปใช้และรวมเข้ากับจีโนมของพวกมันได้ การค้าขายดังกล่าวอาจทำให้เส้นแบ่งระหว่างสปีชีส์ไม่ชัดเจน Huber กล่าว
เพื่อสนับสนุนแนวคิดนี้ นักวิจัยได้ค้นพบดีเอ็นเอจากไฟลาที่แตกต่างกัน 33 ชนิดจากทั้งสามโดเมนของชีวิตภายในถุงน้ำ แม้ว่า DNA ของแบคทีเรียจะมีจำนวนมากที่สุด การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าจุลินทรีย์ในทะเลจำนวนมากถ่ายทอดข้อความทางพันธุกรรมในขวดขนาดเล็ก
สมมติฐานอีกประการหนึ่งคือProchlorococcusอาจกระจายถุงน้ำเพื่อหันเหความสนใจของไวรัสที่ฆ่าแบคทีเรียที่เรียกว่า bacteriophage Biller, Chisholm และเพื่อนร่วมงานพบว่า bacteriophage สามารถจับและฉีดสารพันธุกรรมเข้าไปในถุงน้ำได้ ถ้าถุงน้ำทำหน้าที่เป็นตัวฟุ้งซ่าน นั่นอาจทำให้แบคทีเรียเจริญเติบโตและเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกจากบรรยากาศให้เป็นคาร์บอนอินทรีย์ได้ คาร์บอนนั้นก็จะลอยลงสู่ก้นมหาสมุทรในที่สุด ซึ่งมันอาจจะคงอยู่เป็นเวลาหลายร้อยถึงหลายพันปี หรืออาจจะนานกว่านั้นด้วยซ้ำ Suzanne DeLorenzo นักสมุทรศาสตร์ชีวภาพและนักนิเวศวิทยาจุลินทรีย์จาก Oregon Health & Science University ในพอร์ตแลนด์กล่าว
หรือแบคทีเรียอาจเลี้ยงถุงน้ำให้กับแบคทีเรียชนิดอื่นที่สกุลต้องการเจริญ โปรคลอโรคอคคัสไม่สามารถทำลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และโมเลกุลอื่นๆ ที่อาจสร้างความเสียหายหรือฆ่ามันได้ ดังนั้นจึงต้องอาศัยจุลินทรีย์อื่นๆ ในการล้างพิษสารเคมี หากจุลินทรีย์ดังกล่าวไม่ทำการสังเคราะห์ด้วยแสงโปรคลอ โรคอคคัส สามารถให้สารอาหารตอบแทนพวกมันได้ นักวิจัยพบว่า แบคทีเรียที่ไม่สังเคราะห์แสงสองประเภทสามารถเติบโตได้ในน้ำทะเลโดยมี ถุงน้ำ Prochlorococcusเป็นแหล่งคาร์บอนเพียงแหล่งเดียว
หากถุงน้ำเป็นแหล่งอาหารของจุลินทรีย์อื่นๆ ซึ่งอาจช่วยให้สิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่บริโภคคาร์บอนและเผาผลาญกลับไปเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ในที่สุด ไม่ว่าจะทำหน้าที่เป็นแหล่งอาหารหรือกลไกการป้องกัน ถุงน้ำดีอาจส่งผลต่อความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ และในทางกลับกัน สภาพอากาศของโลก
ถุงอาจทำหน้าที่ทั้งหมดเหล่านี้และบางทีอาจจะมากกว่านั้น Biller กล่าวว่า “พวกเขาอาจเป็นมีดทหารสวิสของห้องขัง”
