Микробные сообщества демонстрируют высокую скорость смены

Исследователи из MIT, используя образцы воды с побережья Новой Англии, обнаружили, что микробные сообщества способны формироваться, несмотря на быстро меняющиеся условия в прибрежной среде.

Используя новые аналитические методы, учёные показали, что сообщества взаимодействующих микробов формируются, но являются недолговечными. Они достигают пика численности всего через несколько дней, а затем замещаются другим сообществом. Эта быстрая смена напомнила исследователям знаменитую фразу Марка Твена о погоде.

"Мы знаем относительно мало о том, как микробные сообщества — совокупность микробов в океане — меняются во времени и пространстве", — говорит Мартин Польц, профессор гражданского и экологического строительства (CEE) в MIT.

Чтобы заполнить этот пробел, команда собирала ежедневные образцы океанской воды из залива Кану-Коув (Массачусетс) в течение трёх месяцев.

Анализ с учётом временных и пространственных аспектов движения воды показал, что формирование сообществ не обязательно меняется в результате сезонных переходов, а следует циклу в несколько дней.

"Температура сама по себе является огромным фактором структурирования сообществ, но недостаточно взять пробу один раз за сезон... Смена сообществ происходит гораздо быстрее", — поясняет Польц.

Резкое падение численности конкретных микробов в сообществе через несколько дней указывает на их возможную конкуренцию за ресурсы. Это говорит о том, что, хотя химия и физика управляют общей сменой сообществ, внутри них биологические взаимодействия вызывают ещё более быстрые колебания в численности видов.

"Мы считаем, что [быстрые изменения сообществ] в основном задаются физикой океана... Физика действительно задаёт химический и температурный режимы, которые запускают "цветение" этих сообществ, но физические изменения, вероятно, также прекращают их", — отмечает Польц.

В сотрудничестве с лабораторией Эрика Алма исследователи также создали новый алгоритм для анализа образцов и секвенирования генов, чтобы получить более полное представление о структуре и поведении микробных сообществ.

"С помощью нашего алгоритма мы можем вывести всю структуру сообщества из этих колебаний на разных уровнях частоты", — объясняет аспирант Брайан Клири.

Эти результаты также дают представление об условиях, с которыми сталкиваются более постоянные организмы в регионе. Всестороннее понимание поведения микробов в океане может информировать о вопросах здоровья человека, рыболовства и аквакультуры, в частности, через мониторинг качества воды.