A Jonathan Zehr vezette kutatócsapat az új mikróbát annak genetikai anyaga elemzésével jellemezte, annak ellenére, hogy a kutatóknak még nem sikerült laboratóriumi körülmények között növeszteniük.

Zehr szerint az újonnan leírt organizmus úgy tűnik, a cianobaktériumok rendellenes tagja. A cianobaktériumok fotoszintetizáló baktériumok, melyeket hivatalosan kék-zöld algaként ismernek. Az összes egyéb, ismert, szabadon élő cianobaktériummal ellentétben, ezen új organizmusból hiányzik néhány olyan gén, mely szükséges a fotoszintézishez, azon folyamathoz, melynek során a növények fényenergia segítségével állítanak elő cukrokat a szén-dioxidból és vízből. A rejtélyes mikróba ugyanakkor valami nagyon fontos dologra képes, természetes trágyát szolgálat az óceánoknak azzal, hogy az atmoszférából származó nitrogént az egyéb organizmusok számára használható formába „rögzíti”. A kutatás a Science című tudományos folyóiratban jelent meg.

Zehr csoportjának korábbi vizsgálata meglepően nagyszámú, szokatlan nitrogénmegkötő cianobaktériumot fedett fel, beleértve a jelen tanulmányban szereplő organizmust is, mindezeket a nyílt óceánban. Bár a Föld atmoszférájának 80 százaléka nitrogén, a legtöbb élőlény nem tudja azt hasznosítani addig, míg más elemekhez nincsen „kötve”, és olyan molekulákat nem alkot, mint az ammónia vagy a nitrát. Mivel a nitrogén szükséges az élet minden formájához, a nitrogén megkötés az egyik fő tényezője az óceánokban lévő összes biológiai termelékenység szabályozásának. Az új mikróba az egyik legelterjedtebb nitrogén-megkötők egyike az óceán számos területén – mondja Zehr. A Roche cég által nyújtott, új DNS-szekvenáló technológia lehetővé tette az élőlény génállományának gyors feltérképezését. Az eredmények azt mutatják, hogy az organizmusból egész sor gén hiányzik, mely szükséges lenne a II. fotoszisztémához és a szén megkötéséhez, melyek létfontosságú részei azon molekuláris gépezetnek, amely a növényekben és a cianobaktériumokban keresztülviszi a fotoszintézist.

Zehr szerint, „a mikróbáknak számtalan jelentősége van, Olyan ’élet stílusa’ kell legyen, mely nagyon különbözik más cianobaktériumoktól. Ökológiailag nagyon fontos, hogy megismerjük szerepét az ökoszisztémában, és azzal kapcsolatban, hogyan befolyásolja az óceánban a szén és nitrogén egyensúlyát”. A fotoszintézis során, a II. fotoszisztéma oxigént állít elő a vízmolekulák szétválasztásával. Mivel az oxigén meggátolja a nitrogén megkötést, a legtöbb nitrogén-megkötő cianobaktérium csak éjszaka köti meg a nitrogént, vagy pedig erre specializálódott sejtjei vannak. A II. fotoszisztéma hiánya lehetővé teszi az új mikróba számára, hogy nappal is megkösse a nitrogént – mondja Zehr. Fotoszintézis nélkül azonban az organizmus nem tud felvenni szén-dioxidot az atmoszférából, és átalakítani azt cukrokká. Így egyelőre a kutatók nem tudják, hogyan táplálja magát a baktérium. Lehet, hogy valamilyen módon a környezetében lévő szerves anyagokkal táplálkozik, vagy pedig szoros kapcsolatban él más organizmusokkal, melyek táplálékkal látják el – mondja Zehr. „tökéletes szimbionta lenne, mivel gazdáját nitrogénnel táplálhatná, és a gazda által nyújtott szenen élhetne”.

Zehr csapata az ezen egyedülálló cianobaktériumok majdnem tiszta mintáját az úgynevezett áramlási citometria – olyan készülék, mely méretük és színük alapján gyorsan képes szétválogatni az egyes sejteket – technikával nyerte ki. Az áramlási citométer kiveszi az óceáni mintából a „sejtlevest”, osztályozza az egyes sejteket, ahogy azok áthaladnak a lézersugarakon, és külön tartályokba válogatja a különböző sejttípusokat. Az eredeti mintának csak kis százalékát alkotó sejttípust is közel tiszta szintig lehet így koncentrálni. A csapat a cianobaktériumok így koncentrált mintájából nyerte ki a DNS-t, majd szekvenálta azt a 454 Life Sciences készülékével. A cég új szekvenáló reagensei és szoftver extra hosszú DNS „olvasatokat” tesz lehetővé, így jelentősen megn9övelbe a szekvenáló folyamat sebességét. A II. fotoszisztéma számos fehérje és klorofill molekula hatalmas komplexuma, ám a csapat képtelen volt megtalálni az ezen rendszer magját alkotó proteinekhez szükséges géneket.

Az I. fotoszisztéma génjei megjelentek a szekvenált adatokban, mint ahogy mindkét fotoszisztéma génjei is, a kisszámú, a mintát szennyező cianobaktériumoknál. Zehr elmondta, azt tervezi, hogy folytatja az új m9ikróba kutatását. Már folynak a kísérletek a mikróba óceáni jelenlétének feltérképezésére, és globális elterjedésének meghatározására. Zehrt az is érdekli, a mikróba metabolizmusa mennyire különbözik más, ismert cianobaktériumokétól. Ha tenyészteni lehet, akkor ki lehet használni az organizmus szokatlan anyagcseréjét a biotechnológia területén is.