Как самые многочисленные бактерии океана разделяются на экологически разные группы
Исследование под руководством Гавайского института морской биологии (HIMB) Гавайского университета в Маноа раскрыло важные новые детали об одной из самых распространённых форм жизни в океане — бактериях SAR11. Понимание этих микробов жизненно важно, поскольку они являются одним из главных двигателей глобальной океанической системы жизнеобеспечения: они перемещают и перерабатывают углерод и питательные вещества, которые поддерживают всю остальную морскую жизнь.
Ключевые выводы о разнообразии SAR11
Исследование, опубликованное в Nature Communications, показало, что бактерии SAR11 — не единая однородная популяция, как часто считалось. Вместо этого они организованы в стабильные, экологически различные группы, по сути, специализированные «команды», адаптированные к конкретным условиям, таким как побережье против открытого океана. Это означает, что один из важнейших двигателей океана гораздо сложнее, чем предполагалось ранее.
Используя залив Кāнеʻохе в качестве естественной лаборатории, команда связала новые культивированные штаммы с образцами океана по всему миру, показав, что эти различные экологические группы значительно различаются по предпочтениям среды обитания, генному составу и эволюционной истории.
«Залив Кāнеʻохе дал нам редкое окно в то, как микробные популяции могут адаптироваться на очень малых пространственных масштабах, — сказала Келл Фрил, ведущий автор исследования в HIMB. — Сопоставляя культивирование с долгосрочным временным рядом, мы смогли напрямую связать геномы с реальными экологическими различиями в океане».
Важность исследования в заливе Кāнеʻохе
Бактерии SAR11 — это крошечные, «оптимизированные» клетки, которые в совокупности представляют одну из самых многочисленных форм жизни в океане и играют центральную роль в круговороте углерода и питательных веществ. Несмотря на их глобальную важность, учёные с трудом понимали, чем популяции SAR11 отличаются друг от друга, отчасти потому, что эти микробы чрезвычайно разнообразны и их очень трудно выращивать в лаборатории.
Залив Кāнеʻохе предоставил уникально мощную модель для преодоления этих проблем. Годы постоянного отбора проб в рамках временного ряда залива Кāнеʻохе (KByT) позволили исследователям сопоставить измерения окружающей среды с новыми выращенными штаммами SAR11, создав возможность связать ДНК микробов с тем, где эти организмы живут и как выживают.
«Эта работа показывает, что разнообразие SAR11 не случайно, — сказал Майкл Раппе, главный исследователь в HIMB. — Используя залив Кāнеʻохе в качестве модельной системы, мы смогли интегрировать геномику с экологией таким образом, чтобы выявить чёткую эволюционную структуру — структуру, которая сохраняется в глобальном океане и обеспечивает общую основу для изучения одной из важнейших микробных групп планеты».