如果科学家想知道细菌种群的生长速度，他们通常会测量细菌数量随时间的变化情况。然而，这种方法有一个主要缺陷：它不能测量细菌繁殖或死亡的速度。然而，这些因素对于理解生态过程非常重要。这就是为什么不来梅马克斯普朗克海洋微生物学研究所的研究人员现在在德国湾春季开花期间仔细研究了这些过程。在这样做的过程中，他们挑战了以前的一些教条。
Jan Brüwer、Bernhard Fuchs 和 Rudolf Amann 周围的研究人员使用各种方法研究了 Helgoland 春季开花期间细菌的生长情况：使用显微镜，他们不仅计算并鉴定了存在的细胞，还计算并鉴定了当前正在分裂的细胞的频率. 通过这种方式，他们能够计算出不同类型的细菌在自然环境中繁殖的速度。
“我们使用现代显微方法对数千张图像中的分裂细胞进行可视化和计数，”Jan Brüwer 解释说，他将这项研究作为其博士论文的一部分进行。“我们利用了一个事实，即分裂细胞必须将其复制的基因组分裂成子细胞。因此，我们能够根据细胞中的 DNA 分布清楚地识别这些细胞。” 这使研究人员能够确定单个细菌群在较长时间内的生长速率。
“结果给我们带来了一些惊喜，”小组负责人 Bernhard Fuchs 说。“例如，我们发现海洋中最常见的细菌群，称为 SAR11，分裂速度几乎是假设的十倍。” 此外，在许多情况下，测得的生长速率与水中各种细菌的丰度不匹配。“如果细菌经常分裂但数量不多，则表明它们很容易成为捕食者或病毒的受害者，”Brüwer 解释道。“细菌增殖的时间也令人惊讶：SAR11 细菌在北海藻华爆发之前经常分裂。他们从哪里获得所需的能量仍然是个谜。”
并非所有细菌群的行为都像 SAR11 那样出乎意料;对于其他群体，现在收集的结果更符合研究人员的预期——在他们的案例中，生长速度和细胞数量基本匹配。
直到现在，人们一直认为 SAR11 具有非常小的细胞，几乎没有营养，不经常分裂，而且由于体积小而很少被吃掉。相比之下，其他较大的细菌，例如拟杆菌，被视为受欢迎的食物，当捕食者和病毒追踪它们时，它们会迅速繁殖并迅速消失。Brüwer 及其同事的新研究描绘了一幅截然不同的图景。
“我们的结果影响了我们对海洋中元素循环，尤其是碳循环的理解，”Brüwer 强调说。“海洋中最丰富的细菌 SAR11 比以前认为的更活跃，分裂速度更快。这可能意味着它们需要的营养更少，而且比想象的更受其他生物的欢迎。此外，藻华期间细菌的总体更新似乎比我们想象的要快。”
“这项研究在方法论上要求很高，它显示了您可以从显微镜图像中提取多少信息，”马克斯普朗克海洋微生物学研究所所长 Rudolf Amann 强调说。“我为参与这项艰巨任务的研究人员感到非常自豪，并很高兴有幸与他们合作。取得的成果将引发许多关于春季开花期间和整个海洋生态关系的激动人心的讨论。”
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