Une nouvelle étude du Scripps Institute of Oceanography de La Jolla, Californie, montre la machinerie moléculaire qui aide à déplacer le fer dans l'environnement marin. Les chercheurs rapportent cette semaine dans mSystèmes , une revue en libre accès de l'American Society for Microbiology, sur comment Roseobacter les bactéries revendiquent l'hème, une molécule contenant du fer très répandue dans l'océan, directement à partir de cellules d'algues mortes et désintégrées.
Les bactéries dans l'océan consomment des matières provenant du phytoplancton - comme les algues - et recyclent les nutriments comme le carbone, azote, et repasser dans le réseau trophique. Des études antérieures ont analysé les microbes et les molécules qui aident à déplacer le carbone et l'azote dans l'environnement marin, mais les processus microbiens responsables du recyclage des métaux traces comme le fer sont en grande partie inconnus, dit le chef de l'étude et microbiologiste Shane Hogle.
C'est une omission importante car le fer joue un rôle essentiel dans la chaîne alimentaire de l'océan. Des études estiment que près d'un quart du fer dans certaines parties de la surface des océans passe par les bactéries. Le fer peut stimuler ou limiter la croissance du plancton, et de larges pans de l'océan sont alimentés par du fer recyclé par des microbes, dit Hogle, maintenant chercheur postdoctoral au Massachusetts Institute of Technology, à Cambridge. Il dit qu'une meilleure compréhension du cycle du fer améliorera la capacité des scientifiques à prédire les changements chimiques dans l'environnement marin.
"Si nous voulons modéliser comment le cycle du fer pourrait changer sous l'effet du changement climatique futur, nous avons besoin d'une compréhension au niveau mécaniste de ce qui se passe en ce moment, " il dit.
Les scientifiques ont analysé 153 génomes de Roseobacter bactéries, un groupe de micro-organismes qui coexistent souvent avec les proliférations d'algues et sont connus pour être des acteurs importants dans les cycles marins du carbone et du soufre. Dans 69 génomes, ou environ 45 pour cent, les scientifiques ont identifié un ensemble complet de gènes supposés être impliqués dans l'absorption de l'hème, un cofacteur enzymatique contenant du fer répandu dans le phytoplancton marin, comme les algues. De nombreux Roseobacter les souches se développent en étroite association avec les cellules d'algues, et des études antérieures ont suggéré que l'hème pourrait être une source importante de fer pour les bactéries qui vivent à proximité du phytoplancton.
Des expériences ultérieures menées par les chercheurs ont vérifié le rôle des gènes dans l'acquisition de l'hème, et d'autres analyses de Roseobacter souches suggère que les bactéries prennent l'hème directement des cellules lysées, plutôt qu'à la suite d'un processus en plusieurs étapes. Ce processus bactérien empêche le fer du phytoplancton mort dans le réseau trophique microbien près de la surface de l'océan.
"Ils le réinjectent dans le réseau trophique microbien, au lieu de le laisser tomber et s'installer au fond de l'océan, " dit Hogle.
Lui et ses collaborateurs, la microbiologiste Bianca Brahamsha et la biogéochimiste Katherine A. Barbeau, tous deux de Scripps - voulaient également savoir si les transporteurs d'hème étaient courants dans les communautés marines. Cela ne semblait pas être le cas :les chercheurs ont trouvé peu de preuves des mécanismes d'absorption de l'hème après avoir recherché dans des bases de données publiques de métatranscriptomes et de métagénomes.
Cependant, les bactéries qui peuvent utiliser l'hème peuvent être légères mais puissantes, dit Hogle. Des études récentes sur le cycle du carbone ont montré que certaines bactéries marines qui ne sont pas abondantes dans les bases de données métagénomiques deviennent très abondantes dans des conditions particulières - et peuvent recycler beaucoup plus de carbone que d'autres, clades plus répandus.
Hogle suggère que cela peut également être le cas avec le fer. « Des clades en moyenne peu abondants mais plus dynamiques que d'autres peuvent avoir une contribution tout aussi importante au cycle biogéochimique de l'océan, " il dit.
