Геномы отдельных клеток раскрывают роль Actinobacteria в круговороте питательных веществ и углерода

Исследователи собрали и сравнили черновые геномы бактерий линии acI из типа Actinobacteria, полученные из отдельных клеток, собранных в четырёх пресноводных озёрах в США и Европе.

Собранные отдельные клетки представляли три различных племени (tribe) acI Actinobacteria, что позволило больше узнать об их роли в круговороте углерода и других питательных веществ.

Одними из самых распространённых микроорганизмов в пресноводных экосистемах являются представители линии acI типа Actinobacteria. По некоторым оценкам, они составляют до 50% планктона в пресноводных озёрах и реках по всему миру, однако их точная экологическая роль и влияние на углеродный цикл оставались неясными.

В рамках исследования, опубликованного 5 августа 2014 года в журнале The ISME Journal, команда, включая учёных из Объединённого института генома Министерства энергетики США (DOE JGI), применила методы одноклеточной геномики для изучения этих микроорганизмов.

До этой работы был секвенирован лишь один почти полный геном бактерии acI. Для нового исследования были взяты пробы воды из озёр Мендота и Спарклинг (Висконсин, США), Дамарискотта (Мэн, США) и Штехлин (Германия). Из этих проб в DOE JGI были получены черновые сборки 10 геномов отдельных амплифицированных клеток (SAGs), представляющих три племени acI. Эти 10 SAGs сравнили с ранее секвенированным в другом исследовании SAG, чтобы понять, какие признаки сохранились в линии acI и чем отличаются три группы.

Хотя ни один из секвенированных черновых геномов не был полным, команда обнаружила гены нескольких консервативных признаков, таких как центральный метаболизм, общих для всех трёх племён acI. Кроме того, многие SAGs содержали фермент, позволяющий бактериям acI усваивать соединение, синтезируемое цианобактериями, которое хранит и углерод, и азот.

Исследователи также предприняли предварительные попытки выяснить, есть ли у каждого племени acI гены, связанные с определённой экологической нишей, но неполнота геномов затруднила выводы.

Команда заключила: «Представители линии acI явно специализированы по сравнению с их родительским порядком (Actinomycetales) и другими секвенированными пресноводными бактериями. Их сильно упрощённые геномы и малый размер клеток предполагают, что они разделяют широкие параметры ниши с ультрамикробактериями, такими как пресноводные представители клады SAR11. Хотя многие характеристики проанализированных здесь SAGs совпадали с единственным другим опубликованным геномом acI… исследование трёх разных племён показало экологическую дифференциацию между ними».