Луга из морских водорослей - это обширные поля подводных растений, способных улавливать углерод в 35 раз быстрее, чем тропические леса Наряду с тундрой эти прибрежные экосистемы являются одними из крупнейших в мире поглотителей углерода, но ученые на удивление мало знаюм о том, что способствует их высокой продуктивности. Новое исследование предполагает, что эти морские луга не были бы столь же эффективны в улавливании углерода, если бы не скрытый герой, спрятанный в траве.

Изучив корни травы Нептуна (Posidonia oceanica), исследователи в Средиземноморье обнаружили новый тип бактерий, названный Celerinatantimonas neptuna, который может превращать газообразный азот в питательное вещество, которое морские растения могут фактически использовать для фотосинтеза. По словам ученых, это поразительно похоже на то, как растения на суше также улавливают азот, и тем не менее такого типа симбиотических отношений среди морских растений никогда не было.

Исследование было сосредоточено только на определенных видах морских водорослей в Средиземном море, но, поскольку родственники C. neptuna встречаются по всему миру, авторы подозревают, что такое может быть и в других местах. «Предполагалось, что так называемый фиксированный азот морских трав происходит от бактерий, которые живут вокруг своих корней на морском дне. Теперь мы показываем, что отношения намного ближе: бактерии живут в корнях морских водорослей. Это первый случай, когда такой интимный симбиоз был продемонстрирован на морских травах», - объясняет морской микробиолог Вибке Мор из Института Макса Планка в Бремене, Германия.

Исследователи определили новые бактерии с помощью микроскопических методов, при которых различные виды бактерий, живущие в корневых клетках водорослей Нептуна и между ними, выделены разными цветными метками. По сравнению с песчаными осадками, разбросанными вокруг водорослей, авторы обнаружили, что само растение способно хранить более чем в восемь раз больше углекислого газа. И этот показатель сохранялся даже тогда, когда в толще воды не было обнаруживаемых азотных питательных веществ.

Полученные данные предполагают, что кое-что еще фиксировало газообразный азот и превращало его в морское растение. При ближайшем рассмотрении команда обнаружила, что микробиом корней растения не совпадает с микробиомом окружающего осадка. Разница, по-видимому, была вызвана в основном одной бактерией, которая, как обнаружили авторы, существует в корнях морских водорослей в наибольших количествах в летнее время, когда азот наиболее дефицитен.

После получения азот из этих корней, кажется, быстро распространяется по всему растению. «Этот перенос был быстрым: до 20% свежезамороженного азота ассимилировалось в биомассу листьев уже в течение 24 часов», - пишут авторы. Ученые считают, что водоросли, вероятно, снабжают свои бактерии-резиденты сахарами - симбиотические отношения, которые мы ранее упускали из виду, и которые, возможно, являются древними.

«Они фактически скопировали систему, которая была очень успешной на суше, а затем, чтобы выжить в бедной питательными веществами морской воде, приобрели морской симбионт», - предполагает Мор. «Так же, как фиксирующие азот микроорганизмы могли способствовать заселению бедных азотом почв ранними наземными растениями, предки C. neptuna и ее родственников, вероятно, позволили цветущим растениям вторгнуться в бедные азотом морские среды обитания, где они сформировали чрезвычайно эффективные экосистемы голубого углерода», - пишут авторы.

Теперь авторы планируют изучить новые корневые бактерии в лаборатории, чтобы более подробно узнать, как происходит фиксация азота.