Microorganismele marine au un „creier colectiv”?

Specii foarte diferite de microorganismle din apele oceanice acţionează la unison ca răspuns la schimbările din mediu, într-un mod atât de perfect coordonat, încât par a avea o singură „minte”, au descoperit oamenii de ştiinţă.

Relaţiile dintre diferite categorii de astfel de organisme nu sunt încă bine înţelese, dar se crede că aceste forme de viaţă se bazează unele pe celelalte şi se completează reciproc, la fel cum fac diferitele populaţii de celule din alcătuirea corpului uman.

Apele oceanice conţin o diversitate uimitoare de forme de viaţă microscopice, numite colectiv picoplancton, care includ atât bacterii, cât şi alte tipuri de organisme, mai complexe.

A studia aceste organisme în mediul lor natural este o sarcină mult mai dificilă decât a le studia în laborator.

Pentru a putea studia activitatatea picoplanctonului în apa oceanului, cercetătorii de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) şi de la Monterey Bay Aquarium Research Institute au utilizat o metodă nouă de colectare a acestuia.

Ei au construit un dispozitiv robotic de colectare a probelor care, scufundat în apă, colecta probe conţinând cca. 1 miliard de microorganisme, la fiecare patru ore.

Dispozitivul „fixa” probele  astfel încât ele să poată fi studiate mai târziu, conservând astfel starea de la momentul colectării, cu genele care erau exprimate la momentul respectiv.

Odată aduse mostrele în laborator, cercetătorii au utilizat tehnici sofisticate de analiză genetică pentru a afla ce gene erau exprimate (produceau o acţiune ce putea fi identificată prin analize) în diferite momente ale zilei. A fost nevoie de sortarea a miliarde de fragmente de material genetic şi corelarea fiecărui fragment cu o anumită genă a unui anumit tip de microorganism.

A rezultat astfel un „film” al activităţii zilnice a diferitelor tipuri de microorganisme planctonice , timp de două zile.

Montajul arată cum microorganismele fotosintetizatoare, care produc oxigen, energie şi substanţe organice pe bază de carbon îşi intensificau activitatea (care necesită lumină) în cursul zilei şi şi-o reduceau noaptea. 

Dar „scenele” surprinse sub apă au mai arătat un lucru pe care cercetătorii nu-l mai văzuseră până atunci.

Organisme din diferite specii care nu realizau fotosinteza şi care se hrăneau cu substanţe pe bază de carbon îşi modificau şi ele expresia anumitor gene în mod foarte rapid şi sincronizat, deşi erau foarte diferite de organismele fotosintetizatoare.  Unele dintre genele exprimate la specii diferite aveau aceeaşi funcţie - de exemplu gene asociate cu respiraţia şi creşterea; altele codificau  funcţii diferite, reflectând capacităţile metabolice diferte ale diverselor specii.

Oamenii de ştiinşţă au emis ipoteza că toate aceste micoorrganisme planctonice reacţionau la aceleaşi schimbări ale mediului, dar că diversele forme de viaţă reacţionau în moduri diferite. Deşi nu au putut identifica exact schimbările ambientale la care reacţionau microorganismele, cercetătorii presupun că diferite grupuri de organisme plactonice acţionează împreună, coordonat, pentru a obţine diferite tipuri de nutrienţi.

De exemplu, unele organisme picoplanctonice ar fi putut consuma compuşi organici cu moleculă mare, precum proteine sau grăsimi. În acest proces, ar fi putut produce compuşi cu molecule mai mici, precum aminoacizii, care, eliberaţi în apă, ar fi fost consumaţi de alte microorganisme din picoplancton.

Aceste descoperiri relevă un grad surprinzător de coordonare  între microorganismele marine şi sugerează că, în cadrul reţelei trofice, multe tipuri de astfel de forme de viaţă depind unele de celelalte pentru a supravieţui. Acest lucru ar explica de multe specii de microorganisme planctonice sunt dificil ori chiar imposibil de crescut în laborator, izolat de alte specii.