Hur ser Östersjöns kvävefixerade bakteriesamhälle ut?
Kjärstin H. Boström har i sin doktorsavhandling vid Högskolan i Kalmar ökat förståelsen för hur sammansättningen av det kvävefixerande bakteriesamhället i Östersjön ser ut och bidragit till diskussionen om den globala artrikedomen bland bakterieplankton och dess utbredning.
Östersjön är ett av världens största brackvattensystem. Den ekologiska balansen i detta hav är hotad på grund av övergödning. Mycket arbete har därför fokuserats på att reducera utsläppen av näringsämnen, speciellt kväve. Dessa
ansträngningar kan dock motverkas av bakterier som har förmåga att omvandla luftens kväve till metaboliskt
användbart ammonium (kvävefixering).
På sommaren är Östersjöns primärproduktion begränsad av kväve, med följden att det årligen uppstår massiva blomningar av kvävefixerande bakterier, framför allt cyanobakterier. Dessa är främst Aphanizomenon och Nodularia, men inte endast de fotosyntetiserande cyano-bakterierna har förutsättningar att fixera kväve. NifH gener (genen som kodar för nitrogenas) bärs också av heterotrofa bakterioplankton (bakterier som använder organiska föreningar som kolkälla), vilket har visats i studier i främst Atlanten och Stilla havet. Med hjälp av två olika odlingsmetoder lyckades Kjärstin H. Boström isolera heterotrofa kvävefixerande bakterier från Östersjön. Svårigheten med att finna dessa bakterier ligger i att de kräver en miljö med mycket låg syrehalt för att kunna fixera kväve. I en efterföljande studie gjordes mätningar på vilka organismer som uttrycker nifH genen (och då troligen även fixerar kväve) i Östersjön.
I de molekylärbiologiska metoderna som används för att få information om identitet och aktivitet hos skilda organismer krävs att DNA och RNA kan extraheras från prover tagna i naturliga vattenmiljöer. Även om antalet bakterier tillsynes är högt, så är mängden DNA och RNA per liter havsvatten relativt låg, därför krävs ett väl fungerande protokoll för denna extraktion. I en inledande studie i avhandlingen optimerades en metod för att utvinna DNA. På grund av att många havsbakterier inte kan bilda kolonier och alltså inte växa på traditionella medier har det varit svårt att få en klar bild av artrikedomen. Molekylärbiologin har dock gjort det möjligt att identifiera bakterier med hjälp av 16S rRNA genen, en enorm mängd gensekvenser från världens alla hav har inkommit till den gemensamma databanken (GenBank). År 2002 gjordes en studie där man sammanställde informationen i denna databank, för att få en bild av artrikedomen i världshaven. Resultatet av denna studie var att det i världshaven fanns färre bakterietyper än vad många forskare har spekulerat i. I denna avhandling har Kjärstin H. Boström utfört en studie där en stor global provtagning gjordes för att se om denna undersökning överensstämde med den datainformativa. Provtagning från nio områden gjordes i de tempererade, tropiska och polarhaven. Resultatet visar i likhet med den datainformativa undersökningen på en begränsad artrikedom. 80% av gensekvenserna fanns redan i databanken, vilket tyder på att de flesta arter redan har blivit funna. Dessutom visade det sig att få av bakterierna återfanns på alla ställen och många återfanns endast på ett ställe. Utöver detta visade det sig att det fanns en ökad artrikedom ju närmare ekvatorn man kom.
Avhandlingen har titeln ”Nitrogen Fixation Among Marine Bacterioplankton”. Disputationen äger rum fredagen den 20 januari kl 09.30, Sal A137, Kocken, Landgången 4, Kalmar. Opponent är Assistant Professor Greig Steward, Department of Oceanography, University of Hawaii, USA.
Kontaktinformation
Kjärstin H. Boström
tel: 0480-44 62 50
e-post: kjarstin.hagman@hik.se
