Bild: Lina Mattsson

Samspel i mikrobernas värld

I naturen pågår en ständig kamp om begränsade resurser. Men här finns också överraskande samarbeten mellan de organismer som befinner sig längst ner i näringskedjan - alger och bakterier. Genom att förändra artsammansättningar och fördela knappa resurser mellan sig kan de fungera som ett samhälle, med bibehållen produktion trots att förhållandena radikalt förändras.

Det pågår ofta en hård kamp i naturen mellan olika organismer om de begränsade resurser som finns. Det kan till exempel vara konkurrens om utrymme, ljus och näring. Men forskare vid Linnéuniversitetet har hittat ett oväntat fenomen i de allra lägsta nivåerna av näringskedjan - alger och bakterier som faktiskt samarbetar istället för att konkurrera med varandra. Vissa alger och bakterier verkar ha ömsesidig nytta av varandra och kan dela upp både kolhydrater och andra näringsämnen mellan sig.

Det som först tycks vara en grumlig soppa visar sig vara ett finstämt samspel mellan organismer längst ner i havets näringskedja. Bilden visar en kraftig blomning av dinoflagellaten Alexandrium ostenfeldii.. Foto: Jacob Lindehoff.

Alger väljer sina bakterier

För att undersöka hur algerna och bakterierna förhåller sig till varandra gjordes noggrant styrda försök i odlingar både i mindre skala på laboratoriet och i större skala utomhus. Två olika släkten av alger användes i försöken; dinoflagellaten Alexandrium och grönalgen Mychonastes. Alexandrium orsakar ofta giftiga algblomningar i övergödda vatten, och är därför viktig att ha kunskap om. Målet var att ta reda på vilka typer av bakterier som före­kom tillsammans med de olika arterna av alger och hur algerna och bakterierna samspelade. Salthalt och temperatur varierades i försöken, för att se om detta påverkade vilka samhällen som uppstod.

De arter av Alexandrium som användes i försöken på laboratoriet hade sitt ursprung både i Östersjön och i Medelhavet, två havsområden med vitt skilda förhållanden vad gäller exempelvis vattnets salthalt. Arterna odlades åtskilda från varandra i varierande salthalter. När försöken var över hade olika varianter av bakterier växt till tillsammans med de olika arterna av Alexandrium. En viss sorts alg föredrog en viss sorts bakterier, oavsett om de fysikaliska förhållandena varierade. Det verkade faktiskt som om algerna ”valt” en viss grupp av bakterier att leva ihop med.

Närbild av Alexandrinum sp. fotograferad i mikroskop. Foto: Ann-Turi Skjevik/SMHI.

Finstämt samarbete

Forskarna ville även undersöka hur motståndskraftigt detta nyupptäckta samspel är mot förändringar i miljön. Här användes grönalgen Mychonastes, odlad utomhus, som utsattes för sjunkande temperaturer när sommar övergick till höst. Samhället med alger och bakterier klarade sig väl när temperaturen förändrades. Troligtvis utfördes en balansakt där förhållandena dem emellan förändrades när temperaturen ändrades, samtidigt som det totala antalet organismer bibehölls. Somliga arter ersattes helt enkelt av andra, bättre anpassade arter.

Försöksstudierna kompletterades med undersökningar i fält i havsområdet runt Åland. I detta havsområde finns ett överflöd av organiska kolämnen, men en brist på tillgängliga former av kväve och fosfor. Även här upptäcktes ett samarbete mellan algerna och bakterierna. I stället för att tävla med varandra om kol, kväve och fosfor, kunde de dela upp dessa resurser mellan sig på ett sätt som inte tidigare observerats.

Uppställningen med storskalig odling av grönalger. Foto: Eva Sörenson.

VIKTIGA AKTÖRER I HAVET
Man kanske tänker sig att fiskar, sälar och jättestora valar utgör största delen av den levande materia som finns i havet. Men det stämmer inte. Hela sjuttio procent utgörs nämligen av organismer som är så små att man inte kan se dem med blotta ögat - bakterier och alger. Bakterier finns i stor mängd i alla marina ekosystem, där de som nedbrytare av organiskt material spelar en avgörande roll när det gäller reglering av energiflödet och näringsämnenas kretslopp. Algerna kan ta upp koldioxid från luften och av det producera syre och organiskt material. Man kan därför säga att både bakterier och alger spelar huvudroller i havens ekosystem.

Fungerar som ett samhälle

Mikroorganismerna i de studerade alg-bakteriesamhällena kunde alltså aktivt anpassa antalet arter och vilka arter som förekom vid olika temperaturer. Dessa anpassningar syntes hos både alger och bakterier. Studierna pekar alltså på att bakterier och alger interagerar och tillsammans fungerar som ett samhälle. Olika funktioner som är viktiga för hela samhället kan i vissa fall utföras av antingen den ena eller den andra gruppen. Om exempelvis förmågan att ta upp koldioxid minskar i den ena gruppen kan den andra gruppen utöka upptaget av koldioxid. Detta kan vara en mekanism som gör att samhället som helhet kan reglera upptaget av koldioxid. På det sättet kan samhället bli mer motståndskraftigt mot förändrade temperaturförhållanden.

Grönalgen Mychonastes odlades för att ta reda på hur de och ”deras” bakterier reagerade på snabba temperaturväxlingar. Foto: Eva Sörenson.

Viktig Östersjökunskap

Kunskapen om hur alger och bakterier samverkar kring tillgängliga resurser är mycket viktig för att vi bättre ska förstå hur Östersjöns algsamhällen ändras när förhållandena i havet förändras. Det sätter nytt ljus på hur vi ska hantera de speciella förhållanden som råder i Östersjön, med övergödningsproblem som ger överskott av näringsämnen och klimatförändringar som ger ökande temperaturer och förändrade salthalter.

LÄS MER:
Functional and structural characterizations of phytoplankton-bacteria interactions in response to environmental challenges. Doktorsavhandling.
TEXT OCH KONTAKT:
Eva Sörenson och Catherine Legrand, Institutionen för biologi och miljö, Linnéuniversitetet
catherine.legrand(snabel-a)lnu.se

MER LÄSNING

Bild: {{item.image_copyright}}

{{item.item_head}}

{{item.ii_caption}}

Laddar nästa artikel..