Як крихітні організми роблять великий вплив на чисту воду

Майже в кожному водоймі, від калюжі чи ставка до величезного океану, містяться мікроскопічні організми, які живуть прикріпленими до гірських порід, рослин та тварин. Ці так звані сидячі живильні суспензії є критично важливими для водних екосистем і відіграють важливу роль у очищенні забруднювачів навколишнього середовища шляхом споживання бактерій. Дослідження, опубліковане Cell Press 15 жовтня в "Біофізичному журналі", виявляє, що, активно змінюючи кут свого тіла відносно поверхні, ці живильники долають фізичні обмеження, що виникають підводними поверхнями, максимізують доступ до свіжої води, багатої поживними речовинами, і фільтруйте навколишню воду.

"Наші висновки дозволять вченим зробити кращі оцінки того, скільки води кожен з цих крихітних організмів може фільтрувати та очищати, що може допомогти нам зробити кращі оцінки того, як швидко водойми можуть відновлюватися після забруднення, спричиненого розливами нафти та витоками стічних вод," "говорить провідний автор дослідження Рейчел Пеппер з Каліфорнійського університету в Берклі.

Мікроскопічні сидячі живильні суспензії, які складаються лише з однієї або кількох клітин, використовують схожі на волосся або нагайки придатки, щоб підтягувати багату поживними речовинами речовину до своїх тіл, фільтруючи щодня до 25% морської води в прибережних районах. Оскільки вони живуть прив’язаними до поверхонь, вони потенційно стикаються з кількома проблемами під час годування. Наприклад, струми стикаються з опором і сповільнюються, коли вони протікають по цих поверхнях, заважаючи здатності суспензійних живильників ефективно витягувати поживні речовини. Спосіб взаємодії струмів з поверхнями також може призвести до рециркуляції води навколо живильників суспензії після споживання поживних речовин.

Щоб дослідити, як крихітні організми долають ці проблеми, Пеппер та її команда використали комбінацію експериментів та розрахунків. Вони помітили, що найпростіший під назвою Vorticella convallaria активно змінює орієнтацію свого тіла відносно поверхні, до якої він прикріплений, на відміну від попередніх моделей, які передбачали, що живильні підвісні живильники завжди живляться під перпендикулярним кутом. Нова модель показала, що годування під паралельним або іншим неперпендикулярним кутом істотно збільшує кількість поживних речовин, які організми можуть витягати із свого оточення, зменшуючи як опір рідини, так і рециркуляцію води, виснаженої поживними речовинами.

"Ми дуже мало знаємо про процеси, які мікроби використовують для видалення та переробки забруднень", - говорить Пеппер. "Наше дослідження показує, що потоки рідини в масштабі окремих малих організмів, коли вони агрегуються, можуть мати важливий внесок у підтримку якості природних вод".