Οι επιστήμονες έχουν αποκαλύψει στοιχεία ότι μικροσκοπικά μικρόβια που ζουν μέσα στα ψάρια μπορεί να βοηθήσουν στην προώθηση σημαντικών διεργασιών που επηρεάζουν τους ωκεανούς του κόσμου.
Η έρευνα, με επικεφαλής τον πρώην μεταπτυχιακό φοιτητή του Πανεπιστημίου του Μαϊάμι, Anthony Bonacolta, προτείνει ότι τα βακτήρια του εντέρου και τα θαλάσσια ψάρια συνεργάζονται για να παράγουν ανθρακικό ασβέστιο, ένα ορυκτό που παίζει σημαντικό ρόλο στη χημεία των ωκεανών και στον θαλάσσιο κύκλο άνθρακα. Τα ευρήματα υποδεικνύουν συνεργασίες που είχαν παραβλεφθεί στο παρελθόν και μπορεί να επηρεάσουν τον τρόπο με τον οποίο οι ωκεανοί αποθηκεύουν άνθρακα και διατηρούν τη συνολική υγεία.
Οι ερευνητές πίστευαν από καιρό ότι η παραγωγή αυτού του ορυκτού ελέγχεται σε μεγάλο βαθμό από τα ψάρια. Η νέα έρευνα δείχνει ότι τα μικρόβια που ζουν στο έντερο των ψαριών μπορεί επίσης να είναι βασικοί συμμετέχοντες στη διαδικασία.
Ψάρια και μικρόβια που συνεργάζονται
Τα οστεώδη ψάρια, γνωστά ως τελεόστες, πίνουν συνεχώς θαλασσινό νερό για να διατηρήσουν τη σωστή ενυδάτωση. Όταν επεξεργάζονται το θαλασσινό νερό, η περίσσεια ασβεστίου και ανθρακικών ιόντων απομακρύνονται από το σώμα και απελευθερώνονται ως σκληρά σφαιρίδια ανθρακικού ασβεστίου που ονομάζονται ιχθυοανθρακικά.
«Αυτή η εργασία υποδηλώνει ότι το μικροβίωμα του εντέρου μπορεί να διαδραματίσει ευρύ ρόλο τόσο στη βιολογία των ψαριών όσο και στους παγκόσμιους θαλάσσιους κύκλους θρεπτικών συστατικών», δήλωσε ένας από τους ανώτερους συγγραφείς της μελέτης, ο Martin Grossel, Καθηγητής Ιχθυολογίας Maytag και Πρόεδρος του Τμήματος Θαλάσσιας Βιολογίας και Οικολογίας. «Αυτό που προηγουμένως πιστευόταν ότι ήταν μια διαδικασία που καθοδηγείται αποκλειστικά από τα ψάρια μπορεί στην πραγματικότητα να αντανακλά μια στενή συμβίωση μεταξύ του ψαριού και της μικροβιακής του κοινότητας του εντέρου».
Δοκιμές ψαριών κάτω από διαφορετικές συνθήκες αλατότητας
Για να διερευνήσουν τη διαδικασία, οι ερευνητές διεξήγαγαν εργαστηριακά πειράματα χρησιμοποιώντας φρύνους του Κόλπου που εκτέθηκαν σε νερό με διαφορετικές συγκεντρώσεις αλατιού. Τα ψάρια στεγάστηκαν σε υφάλμυρο νερό (9 ppt), κανονικό θαλασσινό νερό (35 ppt) και υπεραλατόνερο (60 ppt).
Οι επιστήμονες ήθελαν να προσδιορίσουν πώς η αλατότητα επηρεάζει την παραγωγή ιχθυοανθρακικών, η οποία αυξάνεται καθώς τα ψάρια προσαρμόζονται στην αλατότητα μέσω της κανονικής ωσμορύθμισης.
Τα αποτελέσματα έδειξαν σαφείς διαφορές. Τα ψάρια που ζουν σε νερό χαμηλής αλατότητας δεν παράγουν ιχθυοανθρακικά. Τα ψάρια που διατηρούνταν σε θαλασσινό νερό τα παρήγαγαν και η παραγωγή αυξήθηκε περαιτέρω σε υπεραλατώδη περιβάλλοντα.
Στοιχεία από το μικροβίωμα του εντέρου των ψαριών
Η ερευνητική ομάδα συνέλεξε δείγματα από πολλαπλές περιοχές του εντέρου του ψαριού, από το ιχθειοανθρακικό και από το περιβάλλον νερό.
Η ανάλυση DNA και RNA επιτρέπει στους επιστήμονες να εξετάσουν τόσο τις μικροβιακές κοινότητες που κατοικούν στα ψάρια όσο και τα πρότυπα γονιδιακής δραστηριότητας μεταξύ των ψαριών και των σχετικών μικροβίων. Η γενετική αλληλουχία χρησιμοποιήθηκε για τον εντοπισμό των μικροοργανισμών που υπάρχουν, ενώ οι μελέτες γονιδιακής έκφρασης βοήθησαν στην αποκάλυψη πιθανών βιολογικών λειτουργιών που συνδέονται με το σχηματισμό ανθρακικού ασβεστίου.
Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι τα vibrios, π.χ Photobacterium damselae subsp. damselaeΤόσο στον εντερικό σωλήνα όσο και τα ιχθυοανθρακικά ήταν άφθονα. Γενετικά στοιχεία έχουν δείξει ότι αυτά τα βακτήρια έχουν την ικανότητα να παράγουν ιχθυοανθρακικό, υποδεικνύοντας ότι μπορεί να συμβάλλουν άμεσα στον σχηματισμό ορυκτών μαζί με τους ξενιστές των ψαριών τους.
Επιπτώσεις για την υγεία των ωκεανών και τον κύκλο του άνθρακα
Η ανακάλυψη υπογραμμίζει πώς οι μικροσκοπικοί οργανισμοί μπορούν να επηρεάσουν περιβαλλοντικές διαδικασίες μεγάλης κλίμακας.
«Η περισσότερη ζωή στη Γη καθοδηγείται από μικροοργανισμούς, κύκλους θρεπτικών ουσιών και λειτουργίες οικοσυστήματος, ενώ εκφράζει νέα επίπεδα βιολογικής ποικιλότητας μέσω της συμβίωσης», είπε ο Γκρόσελ. «Ο ωκεανός είναι ιδιαίτερα πλούσιος σε αυτή τη συνεργασία και η συμβίωση φρύνος-Vibrio που πιθανώς συνδέεται με την παραγωγή ανθρακικού ασβεστίου είναι ένα ενδιαφέρον νέο παράδειγμα».
Τα ευρήματα παρέχουν νέες γνώσεις για τις συνδέσεις μεταξύ των θαλάσσιων οργανισμών, των μικροβιωμάτων τους και των παγκόσμιων διαδικασιών που βοηθούν στη ρύθμιση της χημείας των ωκεανών και της αποθήκευσης άνθρακα.
Η έρευνα υποστηρίχθηκε από το start-up fund του Πανεπιστημίου του Μαϊάμι και το έργο PID2023-152522NB-I00 που χρηματοδοτήθηκε από την Επιστήμη, την Καινοτομία και τα Πανεπιστήμια της Ισπανίας.
