การใช้กลยุทธ์ที่ไม่เคยมีมาก่อนในทะเล หญ้าทะเลนี้ผลิตสารอาหารที่จำเป็นเช่นเดียวกับถั่ว
ทุ่งหญ้าของหญ้าทะเลสีเขียวหวานฉ่ำที่กระจายอยู่ทั่วบริเวณชายฝั่งทะเลทั่วโลกกำลังได้รับการยอมรับว่าเป็นที่อยู่อาศัยทางทะเลที่สำคัญและแหล่งกักเก็บคาร์บอน แต่ก็ยังมีอีกมากที่เรายังไม่รู้เกี่ยวกับชีวิตของพืชทะเลเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าหญ้าทะเลก็เหมือนกับพืชทะเลอื่นๆ ที่ดูดซับสารอาหารที่สำคัญ เช่น ไนโตรเจนโดยตรงจากน้ำทะเลและตะกอนที่อยู่โดยรอบ แต่ผลการศึกษาใหม่แสดงให้เห็นว่าหญ้าทะเลใช้เทคนิคเพื่อให้ได้ไนโตรเจนที่แพร่หลายในหมู่ถั่ว ถั่ว และพืชตระกูลถั่วอื่นๆ บนบกแต่หาได้ยากในมหาสมุทร พวกมันมีความสัมพันธ์ทางชีวภาพกับแบคทีเรียตรึงไนโตรเจน
ในทะเลเมดิเตอร์เรเนียน หญ้าทะเลเนปจูนเติบโตในทุ่งหญ้ากว้างใหญ่ แต่สารอาหาร Wiebke Mohr นักจุลชีววิทยาทางทะเลที่สถาบัน Max Planck สำหรับจุลชีววิทยาทางทะเลในเมืองเบรเมิน ประเทศเยอรมนี แทบไม่มีสารอาหารอยู่ในน้ำ “เรารู้ว่ามันต้องมีแหล่งสารอาหารที่แตกต่างกัน” เธอกล่าว
Mohr และเพื่อนร่วมงานของเธอรู้ว่าแบคทีเรียตรึงไนโตรเจน—แบคทีเรียที่เปลี่ยนก๊าซไนโตรเจนเป็นแอมโมเนีย ซึ่งเป็นรูปแบบขององค์ประกอบที่พืชสามารถใช้ได้—จะเกี่ยวข้อง ไม่ทาง ใดก็ทางหนึ่ง ไม่ว่าจะอาศัยอยู่บนพื้นผิวของรากพืชหรือในบริเวณโดยรอบ ตะกอน. นั่นคือสิ่งที่ Mohr และเพื่อนร่วมงานของเธอไปหาพวกเขา แต่สิ่งที่พวกเขาพบนั้นไม่คาดคิด—แบคทีเรีย ใช่ แต่อาศัยอยู่ในรากของพืช ไม่ใช่ภายนอกพวกมัน
ทีมเริ่มศึกษาแบคทีเรียชนิดใหม่ ซึ่งพวกเขาตั้งชื่อว่าCelerinatantimonas neptunaตามชื่อโฮสต์ของมันคือ หญ้าทะเลเนปจูน พวกเขาประหลาดใจที่พบว่าความสัมพันธ์ระหว่างแบคทีเรียกับพืชมีความคล้ายคลึงกับที่พบในพืชตระกูลถั่วบนบกมาก แบคทีเรียผลิตแอมโมเนีย และในทางกลับกัน แบคทีเรียจะได้รับน้ำตาลที่เกิดจากหญ้าทะเลที่สังเคราะห์แสงเพื่อใช้เป็นอาหาร และสถานที่ปลอดภัยที่จะอาศัยอยู่ภายในรากหญ้าทะเล
“มันเป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจ แต่ก็สมเหตุสมผลดี” Mohr กล่าว “หญ้าทะเลเป็นพืชบกที่อพยพกลับคืนสู่มหาสมุทร”
symbiosis เป็นตัวอย่างของวิวัฒนาการมาบรรจบกัน เมื่อสิ่งมีชีวิตพัฒนาวิธีเดียวกันเพื่อเอาชนะอุปสรรคอย่างอิสระ
เช่นเดียวกับบรรพบุรุษของพืชตระกูลถั่วที่นำแบคทีเรียในดินมาเลี้ยงในดินที่มีไนโตรเจนต่ำ บรรพบุรุษของหญ้าทะเลก็รับเอาแบคทีเรียในทะเลเมื่อพวกมันย้ายเข้าไปอยู่ในมหาสมุทร ซึ่งสามารถช่วยให้พวกเขาเอาชนะการขาดไนโตรเจนในสภาพแวดล้อมใหม่ได้
Mohr กล่าวว่า “กลุ่มพืชที่ไม่เกี่ยวข้องสองกลุ่มแก้ปัญหาเดียวกันได้ในลักษณะเดียวกัน โดยใช้แบคทีเรียต่างกัน นอกจากนี้ยังชี้ให้เห็นว่าความสัมพันธ์ระหว่างพืชและแบคทีเรียตรึงไนโตรเจนนั้นเก่าแก่กว่าที่เราคิดไว้มาก กล่าวคือ พืชตระกูลถั่วมีวิวัฒนาการเมื่อ 60 ล้านปีก่อน ในขณะที่หญ้าทะเลเกิดขึ้นเมื่อ 100 ล้านปีก่อน
Benjamin Jones หนึ่งในผู้ก่อตั้งโครงการการกุศลเพื่อสิ่งแวดล้อม Seagrass กล่าวว่าการมีความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับชีววิทยาของหญ้าทะเลจะช่วยป้องกันและฟื้นฟู “ถ้าเรารู้ว่าพวกมันจัดการอย่างไรในสภาพแวดล้อมที่มีไนโตรเจนต่ำ เราสามารถกู้คืนพวกมันในที่ที่เราไม่เคยคิดว่าจะเป็นไปได้มาก่อน” เขากล่าว “มันเป็นวิธีใหม่ในการพิจารณาว่าจะวางมันไว้ที่ไหน”
