Saline Systems, 2006; 2: 4-4 (más artículos en esta revista)

Flotabilidad estudios en las comunidades naturales de la plaza de gas-vacuolado arqueas en saltern cristalizador estanques

BioMed Central
Aharon Oren (orena@shum.cc.huji.ac.il) [1], Nuphar Pri-El (nupharp@bgu.ac.il) [2], Shapiro Orr (shapiroo@bgu.ac.il) [3] , Nachshon Siboni (sibonin@bgu.ac.il) [3]
[1] Department of Plant and Environmental Sciences, The Institute of Life Sciences and the Moshe Shilo Minerva Center for Marine Biogeochemistry, The Hebrew University of Jerusalem, 91904 Jerusalem, Israel
[2-84990, Israel
[3] Departamento de Ingeniería en Biotecnología, la Universidad Ben-Gurion del Negev, Beer-Sheva 84105, Israel

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Resumen
Antecedentes

La posesión de vesículas de gas se considera generalmente que es ventajoso para arqueas halófilas: las vesículas se supone que permiten a las células de flotación, y por lo tanto llegar a concentraciones elevadas de oxígeno en la superficie de la salmuera.

Resultados

Se estudió la posible ventaja ecológica de vesículas de gas en una densa comunidad de plana cuadrada extremadamente arqueas halófilas en la saltern cristalizador estanques de Eilat, Israel. Encontramos que en este entorno, las células' el contenido de vesículas de gas era insuficiente para proporcionar flotabilidad positiva. En lugar de ello, hundimiento / flotante velocidades son demasiado bajos para permitir la redistribución vertical.

Conclusión

La hipótesis de que las vesículas de gas permitirá a la plaza arqueas flotar a la superficie de las salmueras en la que viven no fue apoyada por evidencia experimental. La presencia de vesículas, que se encuentran principalmente cerca de la periferia celular, puede proporcionar una ventaja, ya que puede ayudar a las células a situarse paralelo a la superficie, lo que aumenta la eficiencia de recolección de la luz por los pigmentos en la retina la membrana.

Antecedentes

Dado que la presencia de vesículas de gas se reconoció por primera vez en "Bacterium halobium", ahora Halobacterium salinarum, por Elena Petter [1, 2], vesículas de gas se han convertido en objetos de estudio amada en la biología de las arqueas halófilas de la familia Halobacteriaceae - de la hermosa Microscopía electrónica de stereopictures adoptadas ya en 1956 por Houwink [3] para el análisis en profundidad de los genes que participan en la síntesis de las vesículas de gas y su regulación [4 - 10].

Ya en 1932 Petter [2] sugiere que la presencia de vesículas de gas y la flotabilidad otorgan a las vesículas de las células puede ser de gran beneficio ecológico: la boya Mayo vesículas de las células a las superficies de salmuera piscinas y lagos de sal, en el que Beneficiarse de mayores concentraciones de oxígeno, lo que puede fácilmente convertirse en una limitación de hecho, en vista de su baja solubilidad en solución salina altamente salmueras. Esta interpretación fue adoptada por otros trabajadores y [11, 12]. El descubrimiento de que la luz puede ser utilizado como fuente de energía por Halobacterium, mediado por la proteína de la retina bacteriorhodopsin [13 - 15], sugiere otra posible ventaja para halófilos archaeal células flotar: un aumento en la intensidad de la luz disponible. Un tercer posible función sugerido para el gas de vesículas, es decir, su uso como luz-orgánulos de blindaje para proteger al organismo expuesto a altas intensidades de luz en su medio ambiente contra la radiación ultravioleta dañina, no recibió el apoyo de experimentos controlados de laboratorio [12].

A pesar de estas ventajas teóricas de la posesión de vesículas de gas para un archaeon halófilos en los cuerpos de agua hipersalinos, no hemos encontrado informes en la literatura que confirma que, efectivamente, esas células hacer flotar hacia la superficie, en su medio natural [7, 8, 16 , 17]. Además, vesículas de gas no son ampliamente distribuidos entre las arqueas halófilas. De las más de 50 especies descritas de Halobacteriaceae, sólo cuatro han demostrado obtener los mismos: Halobacterium salinarum, Haloferax mediterranei, Halorubrum vacuolatum, y Halogeometricum borinquense [17], y estas especies no son los dominantes en los lagos hipersalinos, salterns , Y otros entornos acuáticos hipersalinos. No tenemos conocimiento de la existencia de cualquier entorno en el que cualquiera de estas cuatro especies se produce en cantidad suficiente para permitir a los estudios ecológicos.

El único gas-vacuolado halófilos archaeon las que se sabe están presentes en gran número en ciertos ambientes hipersalinos es la plaza plana organismo encontrado por Walsby en números de hasta el 7 × 10 7 células por ml de salmuera de sal en una piscina en la costa la península del Sinaí, Egipto [18 - 21]. Este tipo de organismo, que antes fue rápidamente reconocido como uno de los más abundantes miembros de la comunidad microbiana en saltern cristalizador estanques en todo el mundo (España, Israel, Mexico, Australia, y en otras partes) [17, 22 - 30], y En algunos lagos naturales y sal [31]. La plaza arqueas se informó de representar al menos el 55% de las cifras totales de procariotas en el salterns de Eilat, Israel [25], y de 48-61% y 22-32% en el salterns cerca de Alicante y Tarragona, España, respectivamente [ 22, 23]. Estas inusuales arqueas fueron recientemente introducidos en la cultura [20, 30, 32, 33], y una descripción formal de la especie como Haloquadratum walsbyi es que se espera en breve.

La presencia de densas poblaciones de la plaza de gas-vacuolado en células saltern cristalizador estanques nos presenta una oportunidad única para estudiar el posible papel de las vesículas de gas en la vida de arqueas halófilas en su hábitat natural. Aquí mostramos nuestros intentos de evaluar el grado de flotabilidad proporcionada por el gas vesículas en la comunidad de arqueas en la plaza saltern cristalizador estanques de Eilat, Israel.

Resultados
Químicos y biológicos de muestras de la salmuera

El cristalizador salmuera muestras utilizadas en este estudio figuran entre 356-373 gl -1 sal y había densidades entre 1227 y 1238 kg m -3. La salmuera muestras fueron rosa debido a la gran cantidad de β-caroteno ricos en células de Dunaliella (190-1700 células / ml) y 2.4-3.6 × 10 7 procariótico células ml -1 (Cuadro 1]. Estas cifras son similares a las dadas anteriormente para la Eilat cristalizador estanques: entre 8,9 × 10 6 y 4,3 × 10 7 células ml -1 se registraron en 1993 y 1995 [25, 26]. Piso cuadrados y rectangulares de vesículas que contienen gas-arqueas dominado prokaryote la comunidad: entre el 70 y el 81% de todas las células tienen esta morfología, los valores más altos que el 20-23% y el 55% informó de que en años anteriores [25, 26]. Todos estos valores pueden ser subestimados como una plana de células cuadradas o rectangulares posición perpendicular al plano de los portaobjetos de microscopio puede ser fácilmente confundido con forma de vara procariotas.

Para probar la sensibilidad a la presión de las vesículas de gas de la plaza arqueas, salmuera muestras fueron expuestas a niveles crecientes de la presión y el número de células cuadradas y que todavía figura reconocible microscópicamente gas vesículas, que muestra como las inclusiones intracelulares brillante cuando se ve con la óptica de contraste de fases, se Evaluados. La mayoría de las células perdieron sus vesículas de gas a presiones de entre 0,15 y 0,1 MPa, la mitad de las células que han perdido su refractile vesículas de gas en 0,126 MPa (Fig. 1]. Walsby [18] informó de que en la plaza arqueas él recogidos de la salmuera piscina en la península del Sinaí, una clara reducción en el número de vesículas de gas por célula fue vista después de la aplicación de 1,5 bares [0,15 MPa], que la mayoría de las vesículas han desaparecido por 2,5 bares [0,25 MPa], y que ninguno se mantuvo más allá de 3 bares [0,3 MPa]. En un experimento similar con Halobacterium NRC-1, una presión de 0,14 MPa está obligado a causar la pérdida de gas refractile vesículas en el 50% de las células (no se muestra). Estos valores son más altos que la media de la presión crítica colapso de la persona vesículas de gas, ya que cada célula contiene vesículas de diferente fuerza, de modo que una celda en la que más de la mitad de las vesículas se había derrumbado todavía muestra refractile vesículas en el microscopio de contraste de fases. Por Halobacterium NRC-1 se determinó una media de la presión crítica de colapso 0,091 MPa, sobre la base de mediciones de la densidad óptica de células en suspensión (no se muestra). No mediciones paralelas podrían ser llevadas a cabo por la plaza arqueas Eilat en salmuera, así como la sensibilidad de la turbidez ensayo era insuficiente para la densidad celular en las salmueras.

Evaluación de los movimientos verticales de cuadrados arqueas halófilas saltern cristalizador en salmuera

Cuando las muestras de la salmuera se colocaron en una Petroff-Hauser cámara de recuento (20 μ m de profundidad) y de la izquierda a ponerse de pie durante un máximo de 4 horas al día, sin acumulación de células cuadradas y cerca de la coverslip se puede observar. En cambio, las células permanecieron repartidos uniformemente en el espacio entre diapositiva y coverslip. Sin embargo, cuando la salmuera se muestra sometido a presión, provocando el derrumbe de todas las vesículas de gas, la mayoría de las células se hundió a la parte baja de los 20 μ m "columna de agua".

Otro enfoque utilizado para evaluar el movimiento vertical de las células de la salmuera que se incuba en 1 litro de salmuera cilindros de vidrio, al tiempo que introduce una ligera salinidad gradent para evitar la mezcla de los contenidos de las corrientes de convección [35]. En este experimento, realizado con salmuera no muestra. Sólo 3 (Cuadro 1], pocos cambios en la distribución vertical de la archaeal células se pudo demostrar después hasta los 4,5 días, con excepción de una tendencia a una leve disminución en el número de células de la capa superior hacia el final del período de incubación (Fig. 2]. Dunaliella células tienden a acumularse en el menisco a consecuencia de su baja densidad (debido a la utilización de glicerol en lugar de KCl como soluto osmótico, así como a su acumulación masiva de gránulos β-caroteno), y activos por flagelar Motilidad, nadando hacia la luz.

Para investigar más a fondo el potencial de la plaza arqueas a flotar hacia la superficie de la saltern salmueras ", la aceleración de flotación" se realizaron experimentos en los que salmuera muestras de las tres fechas de muestreo se centrifuga a una velocidad suficiente para causar el colapso de vesículas de gas. Células todavía homogénea suspendido después de 12 h centrifugación en el 26 × g en la parte inferior de los tubos (Fig. 3]. Esto es equivalente a la centrifugación de incubación durante 13 días en las condiciones de gravedad, ya que de acuerdo a la ecuación de Stokes (ver a continuación), la velocidad de hundimiento es proporcional a la aceleración de la gravedad. El mismo resultado se obtuvo después de 12 y hasta 60 h centrifugación en un swing-out en el rotor de 39,1 × g (resultados no presentados). Teniendo en cuenta la profundidad de la salmuera en los tubos (5,6 cm y 2,9 cm, respectivamente), su densidad, y el ángulo o el rotor, se calculó un máximo de la presión ejercida sobre las células fue 0,010 y 0,014 MPa, respectivamente, insuficientes para provocar Colapso de una importante fracción del gas vesículas (compare Fig. 1].

Discusión

Los resultados presentados anteriormente indican que las vesículas de gas presente en la plaza arqueas halófilas en la saltern estanques de Eilat proporcionar insignificante flotante a la velocidad de las células. La presunción general de que las vesículas de gas permitirá a la plaza arqueas flotar a la superficie de la salmuera en el que viven, lo que produjo un beneficio ecológico, por lo que no fue apoyado por nuestra evidencia experimental. Nuestras observaciones de campo con material recolectado se apoyan en el comportamiento del gas-vacuolado cuadrados arqueas en la cultura. En estático cultura, la mayoría de las células de la cepa aislada por Burns et al. [30] no flotan, pero siguen siendo homogéneamente disperso (nuestros resultados, y ML Dyall-Smith, comunicación personal) y sólo una pequeña población de células relativamente grandes carrozas después de tiempo suficiente. Eficaz de flotación de las células se puede observar en las culturas de Halobacterium salinarum, pero este organismo nunca fue demostrado dominar en cualquier hábitat acuáticos hipersalinos.

Walsby observaciones sugirió que en el Sinaí salmuera piscina, en la que la plaza arqueas se descubrió por primera vez, de hecho, el gas vesículas flotabilidad siempre positiva. Así, Walsby [18] enriquecida por la plaza arqueas acelerado de flotación por centrifugación a baja velocidad, lo que genera presiones que no exceda de 0,04 MPa. Sino que además, el agregado de células cuadradas en el menisco de la salmuera muestra que después de dejar reposar durante dos días. Una combinación de estático durante 3 días de incubación y centrifugación de baja velocidad fue utilizado por Parkes y Walsby [19] para concentrar las células utilizadas en sus estudios de microscopía electrónica. Incubación prolongada sin sacudidas también fue utilizado por Kessel y Cohen [21] para recoger el material, sin embargo, la densidad celular final sólo se informó de unos 50 cuadrados células por ml.

Al examinar el costo energético y los beneficios ecológicos de las vesículas de gas [36], se debe tener en cuenta que en los ambientes acuáticos como los lagos de sal y salterns, una considerable mezcla produce por el viento y las olas. En consecuencia, aun cuando durante estática de incubación en condiciones de laboratorio algunas células pueden flotar hacia la superficie, pero esto no implica que estas dependencias también será impulsado en virtud de las condiciones naturales. Gas de vesículas que contienen cianobacterias como Microcystis, Anabaena, Trichodesmium y otros pueden formar superficie flores porque tienen grandes células, a menudo con un alto contenido de las vesículas de gas, de manera que la diferencia de densidad entre las células y su medio es sustancial. Además, crecen en colonias, filamentos o haces de filamentos (aumento de la efectividad de su Radio en la ecuación de Stokes; véase más adelante), y viven en un medio de la mitad de la viscosidad de la de las arqueas halófilas. Algunos tendencia ha informado de la plaza arqueas para formar pequeñas hojas cuando las células no separado después de la división. Kessel y Cohen [21], tales documentado una hoja de 64 celdas, y se informó de que las hojas de ocho células no eran raras en el Sinaí salmuera piscina. Similares observaciones de pequeños grupos de células permanezcan unidas se pueden encontrar en otro lugar [18, 23, 37], y tal conducta puede, por supuesto, aumentar la eficiencia de la flotación de las células (véase también el cálculo en el Cuadro 2].

Al calcular la tasa de hundimiento o flotación procariótico de una celda de la columna de agua, la primera aproximación que es determinada por la ecuación de Stokes de una partícula esférica [38]:

Donde

V = velocidad de caída,

G = aceleración de la gravedad,

R = "equivalente" radio de las partículas,

1 = ρ la densidad de las partículas,

Ρ 2 = densidad del medio,

Η = viscosidad dinámica del medio.

Para estimar la velocidad de hundimiento o flotación de arqueas cuadrados en saltern salmueras, podemos usar los siguientes valores de los distintos parámetros:

-- Constante en 9,8 ms -2.

-- Una típica plaza archaeon de 2,5 × 2,5 × 0,2 μ m tendrá un volumen de 1,25 μ m 3. Una esfera con el mismo volumen tendrá un radio de 0,67 μ m. Sin embargo, el comportamiento hidrodinámico de las células cuadradas y no puede ser simulado por una esfera del mismo volumen, como un plano de partículas se encuentran el aumento de las fuerzas de arrastre cuando se desplaza en la columna de agua con la dirección del movimiento paralelo al eje de corto que de partículas. Para la plana células cuadradas, el efecto de la forma de partículas se puede estimar a partir de la fórmula 5 presentan en la Tabla 1 en McNown y Malaika [39]. Para una partícula de las mencionadas dimensiones, la forma aumenta la eficacia Stokes Radio por un factor de 1,98; valores en el mismo orden de magnitud se puede calcular de forma diferente las plazas de tamaño (véase el cuadro 2].

1 - ρ 2) - la diferencia de densidad entre la salmuera (1230 kg m -3) y las células. Si bien puede haber ninguna forma directa de evaluar la densidad de la plaza archaeal células, podemos predecir, en cierta medida, el valor sobre la base de nuestra comprensión de su anatomía y de la densidad de sus componentes. Proteína tiene una densidad de unos 1.330 kg m -3. Ácido nucleico es más pesado (> 1660 kg m -3), mientras que glicolípidos son ligeras (1050 kg m -3). También debe tenerse en cuenta que la citoplásmica componentes se suspende en una disolución saturada de KCl (densidad de 1182 kg m -3). La geometría especial de las células, con una gran superficie de la proteína (glico) la pared celular y una relativamente pequeña cantidad de citoplasma, también tiene importantes consecuencias cuando se trataba de calcular la densidad de las células. A partir de la electrónica de micrografías publicado por Stoeckenius [37] se calcula que la dotación de células ocupa alrededor de un tercio del volumen total de la célula. Cuando el supuesto de que tales micrografías de electrones reproducir las verdaderas dimensiones de las células y sus componentes en lugar de la fijación de los artefactos, y aún más cuando asume una densidad general de la dotación, incluido el componente lipídico, de 1300 kg m -3 y un citoplasma de un 5% nucleicos Ácido, el 15% de proteína y 80% saturadas solución KCl, se obtiene un estimado de la densidad de las células de 1250 kg m -3, sólo ligeramente superior a la densidad de la salmuera en el que creció (1227 a 1238 kg m -3; Cuadro 1]. Gránulos de polímeros de almacenamiento de la poli-β-hidroxibutirato (PHB), a menudo se encuentran en el interior de la células [18, 21, 37], no tendrá un gran impacto en la densidad general de la célula (información de la densidad de PHB: 1285 ± 30 kg -3 M [40, 41].

Η - la viscosidad dinámica de la salmuera: aquí vamos a usar un valor de 2 × 10 -3 kg m -1 s -1, aproximadamente equivalente a la viscosidad de una solución saturada de NaCl a 20 ° C. La viscosidad dinámica de una solución saturada de NaCl (5,32 M), es 1,986 veces mayor que la de agua destilada [42]. El valor de saltern salmueras es probablemente algo superior debido a la presencia de otros iones también. Por comparación, el agua del Mar Muerto de una densidad de 1214 kg m -3, que contenía 309 kg m -3 sales (164 kg MgCl 2, 118 kg de NaCl, KCl 16,2 kg, 42,7 kg de CaCl 2, y 0,92 kg CaSO 4) fue 2,84 Veces más viscoso que el agua destilada (J. Lati, El Mar Muerto de Obras, Ltd, comunicación personal). Por otra parte, un aumento de la temperatura de 20 a 30 ° C en verano hará que un 20% de disminución de la viscosidad dinámica [38].

Cuadro 2 se presenta un cálculo teórico de las tasas de flotación que se espera para la plaza células en una columna de agua, de las células con una densidad de 1200 kg m -3 [(ρ 1 - ρ 2) = 30 kg m -3] Y también para un caso más extremo de las células más boyante con células de 1100 kg m -3 [(ρ 1 - ρ 2) = 130 kg m -3]. Para lograr tales densidades, 4,3, respectivamente, el 12,9% del volumen de las células de 1250 kg m -3 debería ser ocupado por vesículas de gas, en el supuesto de una densidad de 90 kg m -3 de estas vesículas de gas (un poco más alta que el valor de 60 kg M -3 informó de la más amplia vesículas de gas Halobacterium pero inferior al valor de 120 kg m -3 calculado para el más restringido vesículas de la cianobacteria Anabaena [16]]. Las tasas calculadas, de unos pocos milímetros por día solamente, y sugieren que, aun cuando la columna de agua no es objeto de ninguna mezcla por olas y corrientes, en la plaza arqueas la salterns no se puede esperar a flotar hacia la superficie de la salmuera en un Gran velocidad. Una tasa más alta de flotación ma ser alcanzado por agregados de células (ver por ejemplo [21]], pero éstos fueron sólo muy rara vez encontradas en las muestras examinadas.

Sobre la base de los cálculos anteriores, es evidente que la función de las vesículas de gas no puede ser la rápida flotación de la arqueas cuadrados a la superficie de la salmuera. También puede no ser el objetivo de las vesículas para proporcionar flotabilidad neutral para evitar el hundimiento de las células: la velocidad de hundimiento son mínimos también en la ausencia de vesículas de gas, el agua y la turbulencia y convección efectivamente prevenir la colonización de las células. Una hipótesis alternativa es, por lo tanto, necesaria para comprender la ventaja de las vesículas de gas a las células. La ventaja puede ser tratado de una forma más eficaz de recolección de luz. Los indicios de que la plaza arqueas contener la luz impulsada por la bomba de protones bacteriorhodopsin ya obtenidos de los estudios iniciales de material de la piscina de salmuera Sinaí [43], y este hallazgo fue confirmada en la caracterización de los cultivos puros de los aislamientos obtenidos [32]. Análisis del genoma mostró dos protones y un bombeo bacteriorhodopsins cloruro de bombeo halorhodopsin (D. Oesterhelt, comunicación personal). El gas vesículas se encuentran principalmente cerca de la periferia celular de las células [19, 30]. Esto puede ayudar a las células a situarse paralelo a la superficie, por lo que se maximiza la absorción de la luz por hojas delgadas orientadas a la normal a la entrada de la luz [[20]; D. Oesterhelt, comunicación personal], y hacer uso óptimo de fotoactivas pigmentos en ambos lados De la membrana.

Conclusión

Nuestros datos experimentales, respaldados por cálculos teóricos, sugieren que el gas de vesículas presentes en la plaza arqueas halófilas que abundan en saltern cristalizador estanques en Eilat no otorgan importantes flotabilidad positiva a las células. Por lo tanto una alternativa hipótesis puede explicar la ventaja ecológica de la producción de gas de vesículas: la presencia de las vesículas, que se encuentran principalmente cerca de la periferia celular, puede ayudar a las células a situarse paralelo a la superficie, lo que aumenta la eficiencia de la luz Recolección de pigmentos de la retina en la membrana. Ahora que la plaza arqueas se han puesto en la cultura, fisiológicos y genéticos puede ser iniciado experimentos para estudiar los factores que regulan la producción de gas de vesículas y el grado de flotabilidad que confieren a estos fascinantes organismos. Esos experimentos pueden conducir a una plena comprensión de la función ecológica de las vesículas de gas en arqueas halófilas.

Métodos
Salmuera muestras

Las muestras se tomaron de la saltern cristalizador de las salmueras Israel Salt Industries Ltd, Eilat, en abril, junio y agosto de 2005. Tabla 1 se resumen las propiedades físicas y biológicas de las muestras examinadas salmuera. La densidad de la salmuera se determinó con la ayuda de un hidrómetro, y la concentración total de sal disuelta fue ensayada por el peso después de conocer los volúmenes de calefacción (3-5 ml) a la sequedad (la noche a la mañana; 150 ° C).

Total número de procariotas fueron contados en unstained microscópicamente muestras en un conteo Petroff-Hauser cámara, usando un microscopio óptico con contraste de fases (Nikon, Labophot-2 o Zeiss). Cuando es necesario, las células fueron concentrados 5-10 veces por centrifugación: porciones de 1 ml de salmuera se añadieron a preweighted 1,5 ml de plástico tubos de centrífuga, se determinó el peso de nuevo, y después de 10 min centrifugación a 13200 rpm en una microcentrífuga Eppendorf 5415 D , 0.8-0.9 ml de líquido sobrenadante se retiraron, el pellet se resuspendió en el resto de líquidos, y los tubos se pesaron de nuevo, lo que permite calcular el grado de concentración. La contribución relativa de arqueas cuadrados a la comunidad total de procariotas se evaluó en la fase de contraste bajo un microscopio de 100 × objetivo. La misma configuración microscopio también se utilizó para evaluar el porcentaje de cuadrados o arqueas Halobacterium células que contienen gas refractile vesículas después de haber sido expuestos a diferentes presiones (ver más abajo). Un mínimo de 100-150 células se contaba para cada muestra y el tratamiento. Para la enumeración de Dunaliella celdas, de 2,5 ml de salmuera se filtra a través de Millipore SMWP-25 filtros (5 μ m significa tamaño de poro). La naranja células fueron contados en el marco de un filtro de 16 × objetivo. El número de células se calcula a partir de la media del número de células por campo, y el campo de diámetro, calibrado con la ayuda de la red de la Petroff-Hauser contar cámara. La relativa precisión de las algas y procariótico células se estima en ± 10 y ± 15%, respectivamente.

Arqueas halófilas y condiciones de cultivo

Halobacterium sp. NRC-1 (ATCC 700922) fue cultivada en frascos erlenmeyer de 250 ml con 150 ml de medio que contiene (gl -1): NaCl, 250; MgCl 2 6 H 2 O, 5; KCl, 5, NH 4 Cl, 5 , Y Bacto extracto de levadura, 10; pH 7. Después de 3 días de crecimiento con agitación a 35 ° C, los frascos fueron dejados sin agitación a temperatura ambiente durante 1-2 días. Gas vesícula ricos en células flotando cerca de la superficie se recogieron, suspendidas en solución de sal de idéntico al de la media de crecimiento, pero sin el extracto de levadura, y se utilizan en los experimentos que se describen.

Presión de colapso curvas

Para las muestras de materia salmuera o Halobacterium a culturas diferentes presiones, 2,5 ml de salmuera o Halobacterium suspensiones de células en tubos de ensayo de vidrio se colocaron en una jarra anaeróbica convierte en una presurización buque conectando el puerto con cámaras de gas en la tapa de un cilindro de gas de nitrógeno. La presión, como controlarse con un manómetro, que se aumentó el valor deseado. El manómetro es calibrada mediante la conexión de un tubo en forma de U lleno de mercurio a las cámaras de gas de entrada y registro de la altura de la columna de mercurio. Después de presionar durante al menos 30 s fue liberado de la presión, el frasco se abrió, y el porcentaje de células que contienen gas refractile vesículas estimado microscópicamente. Para las suspensiones Halobacterium OD 600 se midió contra el agua, y el porcentaje de vesículas intactas gas se calculó sobre la base de la densidad óptica antes de presurización (100% vesículas intactas), y después de la exposición a por lo menos 0,2 MPa (todas las vesículas de gas derrumbó). El promedio de caída de presión crítica fue calculado a partir de la caída de las curvas de presión [16, 44]. La plaza arqueas en el saltern salmueras no contribuyó turbidez suficiente, y, por lo tanto, este ensayo no podía ser realizada en el saltern salmueras.

Evaluación de los movimientos verticales de cuadrados arqueas halófilas

Las muestras de la salmuera o salmuera presurizada (todas las vesículas se derrumbó gas) se colocaron en un conteo Petroff-Hauser cámara (distancia entre la diapositiva y coverslip: 20 μ m). Después de los períodos que van de 1-4 horas, la distribución de células naufragio a la red de la diapositiva, flotando a la coverslip, o suspenderse entre fue examinado en la fase de microscopio, centrándose las 40 × 100 × u objetivo a los distintos niveles [45 ].

También incubadas saltern salmuera en 1 litro de vidrio cilindros llenos a 1 cm por debajo de la parte superior. Para evitar la generación de corrientes de convección, que pueden provocar la mezcla de la salmuera [35], los cilindros se llenaron con un gradiente de 100% por debajo de salmuera salmuera al 90% - 10% agua destilada en la parte superior. Los cilindros fueron incubados a temperatura ambiente en la difusa luz del día. Después de diferentes épocas (hasta 5 días), las muestras fueron retirados de los puertos de muestreo en cinco puertos de muestreo a diferentes profundidades y los números de procariotas fueron contados como se indica más arriba.

Para mayor prueba de la capacidad de la plaza arqueas flotar ", la aceleración de flotación" se realizaron experimentos en los que las muestras fueron centrifugadas salmuera a temperatura ambiente a bajas velocidades de manera que las presiones generadas fueron insuficientes para provocar el colapso de vesículas de gas. Porciones de salmuera (10 ml en 15 ml Corex tubos) se centrifuga a 500 rpm en un rotor SS-34 en una Sorvall RC-5B de centrifugación. En la parte inferior del tubo de 9,5 cm de ser el centro de la rotación, este arrojó una fuerza centrífuga, de 26 × g. Nuevos experimentos se realizaron en el swing-out rotores (Sorvall HB-4 o Hettich Universal 32 centrifugadoras - Radio desde el centro del rotor en la parte inferior de la muestra de 14 cm para ambos). Similares experimentos se realizaron con salmueras en el que todas las vesículas de gas dentro de las células se había derrumbado por la presión por encima de 0,2 MPa. Después de diferentes momentos de centrifugación (hasta 60 h), las muestras fueron colectadas de la parte superior, la media y la parte inferior del tubo, y el número de procariotas se cuentan como más arriba.

Conflicto de intereses

Los autores declaran que no tienen intereses en conflicto.

Contribuciones de los autores

AO diseñado la mayoría de los experimentos, realizó parte de los experimentos de laboratorio, analizó los datos y redactó el manuscrito.

NP, NS OS y diseñado conjuntamente algunos de los experimentos, realizó la mayor parte de los trabajos sobre el terreno, gran parte del trabajo experimental y de análisis de datos.

Los cálculos de la determinación de los parámetros físicos flotabilidad fueron un esfuerzo conjunto de OS y AO

Agradecimientos

Damos las gracias a Dieter Oesterhelt (Instituto Max Planck de Bioquímica, Martinsried) para el intercambio de sus compañeros de trabajo y su "datos no publicados con nosotros y que permite citando sus ideas aquí. Además, gracias al Israel Salt Industries Ltd, Eilat para permitir el acceso a la salterns, el personal del Instituto Interuniversitario de Ciencias Marinas de Eilat para el apoyo logístico, y los revisores anónimos de útiles comentarios. Este estudio fue apoyado por la Fundación de Ciencias de Israel (no de subvención. 504/03).