Marine mikrobielle populationer:Potentielle sensorer af den globale forandring i havet

Dyre- og plantepopulationer er blevet grundigt undersøgt, hvilket har hjulpet med at belyse økosystemprocesser og evolutionære tilpasninger. Dette har dog ikke været tilfældet med mikrobielle populationer, på grund af umuligheden af ​​at isolere, dyrke og analysere det genetiske indhold af de forskellige arter og deres individer i laboratoriet. Derfor, selvom det er kendt, at populationer af mikroorganismer omfatter en stor mangfoldighed, forbliver det stort set ukarakteriseret.

Nu er en ny undersøgelse fra Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) for nylig offentliggjort i tidsskriftet Microbiome fremhæver potentialet i marine mikrobielle populationer som indikatorer for globale forandringer. Specifikt analyserer arbejdet den viden, der er genereret til dato om marine mikrobielle populationer og deres rolle i økosystemet, og konkluderer, at deres analyse gennem rum og tid kunne afspejle virkningerne af globale forandringer.

"Dette skyldes, at små genetiske ændringer i disse populationer kan være mere direkte korreleret med de små, men kontinuerlige miljøændringer, der er forbundet med globale ændringer, end analysen af ​​arter," forklarer Ramiro Logares, undersøgelsens forfatter.

Ifølge forskeren ville dette ikke have været muligt uden nye molekylære og beregningsmæssige teknikker, som har gjort det muligt at udforske på det genetiske niveau og på en mere generaliseret måde fordelingen og diversiteten af ​​mikrobielle populationer i deres naturlige miljøer.

"Disse tilgange har gjort det muligt at opdage genetiske variationer, der kunne afspejle tilpasninger til miljøændringer i nutidige skalaer, dvs. årtier eller år," tilføjer Logares.

Anvendelse af molekylære teknikker i stor skala

Studiet af variabiliteten af ​​mikroorganismepopulationer har været mulig takket være den storstilede anvendelse af molekylære teknikker såsom metagenomics og metatranscriptomics, som har revolutioneret evnen til at analysere disse populationer direkte fra deres levesteder og overvinde nogle af begrænsningerne ved traditionel laboratoriekultur metoder.

Specifikt blev genetiske data fra udyrkede akvatiske mikrobielle arter kompileret til denne undersøgelse. Resultaterne indikerede betydelig genetisk diversitet i marine mikrobielle populationer og identificerede distinkte mønstre for populationsdifferentiering og tilpasning. Dette fremhæver den vigtige rolle, som miljøudvælgelse, bestemt blandt andet af temperatur, spiller i struktureringen af ​​mikrobielle populationer.

"Dette arbejde fremhæver vigtigheden af ​​at øge vores forståelse af mikrobielle populationer i havet. At kende den genetiske mangfoldighed og populationsdynamikken af ​​marine mikrober giver os mulighed for at opnå værdifuld information om deres modstandsdygtighed eller sårbarhed over for globale forandringer," siger Logares.

Samlet set dykker arbejdet, baseret på en gennemgang af mere end 150 artikler, ned i mikrobielle populationers karakteristika og struktur og giver et komplet overblik over, hvordan populationernes genetiske variabilitet kan relateres til økosystemprocesser og evolutionære tilpasninger.

Undersøgelsen fremhæver også vigtigheden af ​​at forstå mikrobielle populationer i sammenhæng med globale forandringer og deres rolle i det marine økosystem. I havet er mikrober ansvarlige for processer såsom genbrug af næringsstoffer eller nedbrydning af forurenende stoffer, hvis effektivitet kan afhænge af mikrobielle populationers karakteristika.

Af denne grund slår forfatteren til lyd for at fortsætte med at dykke dybere ned i befolkningsgenomikken for at optrevle denne stadig dårligt forståede dimension af mikrobiel diversitet, som, han forudsiger, "vil føre til en bedre forståelse af det marine mikrobioms arkitektur og funktion, noget der i turn vil hjælpe med at udforme bedre forvaltnings- og bevaringsstrategier."

Flere oplysninger: Ramiro Logares, Afkodning af populationer i havets mikrobiom, Mikrobiom (2024). DOI:10.1186/s40168-024-01778-0

Journaloplysninger: Mikrobiom

Leveret af det spanske nationale forskningsråd