科学者チームが、海洋微生物が糖を分解すると光る蛍光分子プローブを発明し、海洋の炭素循環における重要なプロセスを明らかにした。このツールは、藻類と細菌が複雑な炭水化物を分解する相互作用をリアルタイムで観察することを可能にする。この画期的な成果は、Journal of the American Chemical Societyに詳述されており、海洋生態系における炭素の貯蔵と放出についての深い洞察を約束する。
Max Planck研究所の化学者、微生物学者、生態学者による共同努力により、研究者らは海洋での微生物活動を可視化するための革新的な糖プローブを開発した。このプローブは、自動グリカン組立を使用して作成され、Förster共鳴エネルギー移動（FRET）を用いた2つの蛍光色素で糖を標識する。完全な状態では色素がプローブを暗く保つが、酵素が糖の骨格を分解すると光を発し、科学者らがリアルタイムで分解を特定できる。
藻類は二酸化炭素を吸収して酸素と有機物を産生し、海洋炭素循環の中心である糖を含む。しかし、すべての糖が容易に消化されるわけではなく、一部の複雑なもの、例えば藻類ブルーム由来のα-マンナンは分解されなければ海底に沈み、数世紀にわたり炭素を閉じ込める。このプローブは、事前のゲノムデータなしでこのような多糖類を追跡することで、この課題に対処する。
「糖は海洋生態系に遍在するが、微生物がそれらすべてを分解できるかどうか、またはどのように分解するかは依然として不明瞭だ」と、Max Planck海洋微生物学研究所およびブレーメンのMARUM海洋環境科学センターのJan-Hendrik Hehemannは述べた。「この新しいプローブにより、私たちはそれをライブで観察できる」と、Max Planckコロイドおよび界面研究所のPeter Seebergerが付け加えた。
精製酵素、バクテリア抽出物、生細胞、複雑なコミュニティで成功裏にテストされたこのツールは、α-マンナンのターンオーバーをマッピングし、活性分解者を特定する。「この研究は、Max Planck研究所間の学際的協力の素晴らしい例だ」と、Max Planck海洋微生物学研究所のRudolf Amannは指摘した。「私たちのFRETグリカンにより、海洋での植物プランクトンと細菌プランクトンの相互作用を研究するための新しいツールが手に入った。」
第一著者のConor Crawfordはその可能性を強調した：「糖は海洋炭素循環の中心だ。このFRETプローブにより、私たちは『誰が何を、どこで、いつ食べているか』を問うことができる。」この進歩は海洋を超えて、人間の腸などの生態系に及び、グリカン循環と環境炭素フラックスの理解を向上させる。