Genomanalysen von Meeresplankton sind eine heikle Angelegenheit: Viele Arten lassen sich nicht im Labor kultivieren, so dass nur der Weg bleibt, das Material direkt aus der Wasserprobe auszuwerten. Die übliche Probenvorbereitung zerstört allerdings eventuell vorhandene zarte Bande zwischen den Wasserbewohnern, weshalb Gemeinschaften, die aus mehreren Zellen unterschiedlicher Arten bestehen, selten entdeckt werden.

Jonathan Zehr von der University of California in Santa Cruz und seine Kollegen wählten für ihre Proben daher den sanfteren Weg, die Proben nicht zu filtrieren, sondern direkt zu sortieren – und wurden fündig: Von ihnen entdeckte Cyanobakterien, bekannt als "uncultured nitrogen-fixing cyanobacterium" (UCYN-A), sitzen offenbar huckepack auf einzelligen Algen aus der Abteilung der Prymnesiophyta, mit denen sie Stickstoff gegen Kohlenstoff tauschen.

Das erklärt, warum sich UCYN-A ein extrem kleines Genom leisten und auf das Fotosystem II, das für die CO₂-Fixierung essenzielle Enzym Rubisco und den Zitratzyklus verzichten kann: Den nötigen Kohlenstoff bezieht er von seinem Symbiosepartner. Doch die Alge erhält einen Ausgleich: UCYN-A ist in der Lage, im Wasser gelösten elementaren Stickstoff zu fixieren, den es an seinen Partner weitergibt. Das wiesen die Forscher in Laborexperimenten nach, indem sie das Meerwasser mit C-13- und N-15-Isotopen anreicherten und analysierten, wie viel davon in welchen Organismen wieder auftauchte.

Schon bei der Erstbeschreibung hatten die Forscher spekuliert, ob es sich bei UCYN-A um einen Symbionten handelt, der sich womöglich sogar in einem anderen Organismus eingemietet hat – über diesen Weg entstanden einst schließlich Zellorganellen wie Mitochondrien und Chloroplasten. Mikroskopische Untersuchungen deuten jedoch eher auf eine äußerliche Verbindung hin. Welche Rolle dabei die von den Algen produzierten Kalkplättchen spielen, ist noch ungeklärt: Sie lösen sich leicht. Die Mehrzeit der noch anhaftenden Cynaobakterien saßen allerdings an einem Pol der Wirtszellen, wo es eine kleine Mulde zu geben scheint.

Ebenfalls noch unklar ist, welchen Beitrag diese Gemeinschaft zu den globalen Nährstoffkreisläufen leistet. Im Kohlenstoffkreisläuf gebe es sicher gewichtigere Mitspieler, so Zehr, doch für den Stickstoffkreislauf könnte UCYN-A durchaus bedeutsam sein.