Les organismes microscopiques qui composent les écosystèmes océaniques sont invisibles à l'œil nu, pourtant ils sont responsables de la production de la moitié de l'oxygène que nous respirons, et pour soutenir toutes les pêcheries du monde. Maintenant, approchant de la fin de notre croisière de trois semaines dans le Pacifique Nord au large d'Hawaï, nous travaillons pour comprendre comment ces minuscules bactéries se connectent et communiquent entre elles.

Nous savons que les bactéries ont la capacité de détecter et de répondre à un nombre inconnu de signaux chimiques, mais nous pensons que cela peut être des dizaines à des centaines. Quelques signaux que nous connaissons d'expériences en laboratoire incluent des molécules de détection de quorum. Les molécules de quorum sensing sont libérées par d'autres bactéries pour modifier le comportement des cellules lorsqu'elles ont atteint une densité suffisante, ou quorum. Nous savons, grâce à des travaux antérieurs du laboratoire Dyhrman et du laboratoire Van Mooy, que la signalisation du quorum est importante dans les communautés bactériennes qui entourent une zone particulièrement grande et importante.
cyanobactérie, Trichodesmium. Tricho, comme on l'appelle affectueusement, fixe de grandes quantités d'engrais azotés directement à partir d'azote gazeux. Les bactéries entourant Tricho, ou son microbiome peut grandement affecter les taux de fixation de l'azote d'une manière que nous ne comprenons pas encore complètement. La fixation de l'azote est l'un des processus biochimiques les plus importants sur terre et dans les océans. Dans les écosystèmes océaniques, il permet aux micro-organismes de se développer même lorsque d'autres nutriments, comme le nitrate et l'ammonium, sont rares.

Nous aimerions comprendre quelles bactéries sont activement recrutées pour coloniser Tricho et d'autres grandes cellules, et comment la signalisation chimique affecte ce processus. Pour faire ça, nous avons créé un piège à bactéries en utilisant de nouvelles techniques mises au point par notre collaborateur Otto Cordero. De zéro, nous avons fabriqué des billes microscopiques incrustées d'extrait de cellules de phytoplancton et de particules magnétiques qui nous permettent de retirer les billes de la solution, les séparant de l'eau de mer et des cellules libres. À l'intérieur de la bouteille que je tiens (voir photo) se trouvent des milliers de ces minuscules perles mélangées à des bactéries océaniques. Au cours des dernières semaines, nous avons mélangé des bactéries naturelles trouvées à la surface de l'océan avec différents mélanges de signaux chimiques et de billes aromatisées au phytoplancton. Après avoir ramené nos échantillons au laboratoire, nous pouvons utiliser le séquençage de l'ADN comme une sorte de code-barres universel pour identifier les bactéries capturées dans notre piège.

J'ai hâte de voir ce que nous allons découvrir de ces expériences, qui nous donnent de nouveaux outils pour écouter la conversation entre les bactéries marines. Comprendre comment les bactéries communiquent par le biais de signaux est un défi important pour prédire l'avenir de l'écosystème microbien complexe de l'océan.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de Earth Institute, Columbia University blogs.ei.columbia.edu .