Цей інструмент допомагає вченим спостерігати в реальному часі, де саме та коли мікроби руйнують складні вуглеводи в океані.

«Цукри є всюди в морських екосистемах, але досі не було зрозуміло, чи можуть мікроби розщепити всі з них», — пояснив Ян-Хендрік Геґеман з Інституту морської мікробіології Макса Планка та Центру морських екологічних наук MARUM у Бремені.

«Новий зонд дозволяє нам спостерігати цей процес наживо», — додав Петер Зеберґер з Інституту колоїдів та інтерфейсів Макса Планка.

Водорості поглинають вуглекислий газ, утворюючи з нього кисень та органічні речовини, серед яких — цукри. Але не всі ці цукри легко перетравлюються мікроорганізмами. Деякі настільки складні, що лише окремі мікроби здатні їх зруйнувати.

Якщо ці цукри не розкладаються, вуглець у їх складі опускається на дно океану, де може залишатися сотні років, поки не з’являться потрібні ферменти. Дізнатися, які саме мікроби здатні на це, було складно через різноманітність морських екосистем.

Щоб вирішити цю проблему, команда створила штучний цукор із двома флуоресцентними барвниками. Вони взаємодіють за допомогою процесу, який називається FRET — це як вимикач на молекулярному рівні.

Коли молекула ціла — вона не світиться. Але щойно фермент розриває «хребет» цукру, вона починає випромінювати світло. Так учені можуть точно визначити, де й коли цукор розщеплюється.

Новий зонд перевірили в лабораторії на ферментах, бактеріальних екстрактах, живих клітинах і навіть у складних мікробних спільнотах. Він ефективно показував розпад альфа-манану — цукру, який утворюється під час цвітіння водоростей.

«Завдяки нашим FRET-гліканам ми отримали новий інструмент для вивчення взаємодії фітопланктону та бактеріопланктону в океані», — сказав Рудольф Аманн з Інституту морської мікробіології Макса Планка.

Зонд дозволяє вченим відстежувати, які саме мікроби розкладають альфа-манан, коли це відбувається та з якою швидкістю. Це можна робити навіть без попередніх знань про їхній геном.

Таким чином дослідники можуть визначити активні мікроорганізми, стежити за розпадом цукрів у просторі та часі, а також зрозуміти, як саме вуглець рухається в океані. Подібні процеси важливі не лише для морських екосистем — схожі механізми діють і в організмі людини, зокрема в кишківнику.

«Цукри відіграють ключову роль у вуглецевому циклі океану», — підсумував Конор Кроуфорд, провідний автор дослідження. — «Завдяки цьому зондові ми можемо відповісти на запитання: хто, де і коли „з'їдає“ вуглець».