Risk–reward trade-off during carbon starvation generates dichotomy in motility endurance among marine bacteria

运动性 细菌 海洋噬菌体 生物 饥饿 碳纤维 营养物 生物量(生态学) 生态学 细胞生物学 计算机科学 内分泌学 遗传学 算法 复合数
作者
Johannes M. Keegstra,Zachary Landry,Sophie T Zweifel,Benjamin R. K. Roller,Dieter A. Baumgartner,Francesco Carrara,Clara Martínez‐Pérez,Estelle E. Clerc,Martin Ackermann,Roman Stocker
出处
期刊:Nature microbiology [Nature Portfolio]
卷期号:10 (6): 1393-1403 被引量:1
标识
DOI:10.1038/s41564-025-01997-7
摘要

Abstract Copiotrophic marine bacteria contribute to the control of carbon storage in the ocean by remineralizing organic matter. Motility presents copiotrophs with a risk–reward trade-off: it is highly beneficial in seeking out sparse nutrient hotspots, but energetically costly. Here we studied the motility endurance of 26 marine isolates, representing 18 species, using video microscopy and cell tracking over 2 days of carbon starvation. We found that the trade-off results in a dichotomy among marine bacteria, in which risk-averse copiotrophs ceased motility within hours (‘limostatic’), whereas risk-prone copiotrophs converted ~9% of their biomass per day into energy to retain motility for the 2 days of observation (‘limokinetic’). Using machine learning classifiers, we identified a genomic component associated with both strategies, sufficiently robust to predict the response of additional species with 86% accuracy. This dichotomy can help predict the prevalence of foraging strategies in marine microbes and inform models of ocean carbon cycles.
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