Surfbakterier afslører ny indsigt i oceanernes sundhed

Australske forskere har registreret mere end 175, 000 små mikrober, der bor i vores havvand for første gang, at give en hidtil uset grundlinje til at måle virkningerne af klimaændringer og menneskelige aktiviteter.

Fakta om mikrober

• Mikrober var det første liv på jorden og dannede for næsten 3 milliarder år siden
• De tegner sig for op til 98 procent af havets biomasse
• De producerer 50 procent af verdens ilt
• Mikrober skaber skyer ved at generere gasser, der interagerer med atmosfæren
• De opsamler kulstof ved at synke til havbunden, fange kulstof i sedimentet

Usynlig for det blotte øje, mikrober udgør næsten 98 procent af havets biomasse og er ansvarlige for at holde det marine økosystem sundt.

Et papir, der for nylig blev offentliggjort i Videnskabelige data , ledet af University of Newcastles Dr. Mark Brown og Macquarie Universitys Dr. Martin Ostrowski, afslører den store mangfoldighed af mikrober og giver ny viden om deres miljøadfærd.

Datasættet uden sidestykke er resultatet af et løbende samarbejdsinitiativ, der involverer 18 australske universiteter, Commonwealth -agenturer og forskningsinstitutter, der registrerede mere end 175, 000 unikke mikroberarter på syv steder omkring Australiens kystlinje og ind i det sydlige hav.

Hvad er mikrober?

Måler mindre end fem mikron, som er mindre end støvsmidudskillelse, millioner af disse små organismer findes i hver liter havvand og inkluderer cellulære livsformer som f.eks. planteplankton (alger) og bakterier.

Dr. Brown sagde, at mikrober i havet muligvis er de vigtigste organismer til at opretholde vores verden som en sund, beboelig planet. "Ligesom forbindelserne mellem menneskers sundhed og det humane mikrobiom, havets sundhed kontrolleres stort set af dets mikrobielle indbyggere. Danner grundlaget for hele økosystemet, mikrober giver mad til alt andet havliv og producerer halvdelen af ​​den ilt, vi indånder.

"I denne henseende de fungerer på samme måde som organer i en menneskekrop. Nogle mikrober fungerer som havets lunger, der er ansvarlige for at indsamle og distribuere ilt til planeten, mens andre fungerer som tarmen eller leveren til at afgifte urenheder i vandet og kontrollere strømmen af ​​næringsstoffer. "

Dykning under overfladen

Forskere udviklede projektet i 2012 for at løse mangel på data omkring marine mikrobielle samfund og deres ændringer over tid.

"Vi var ekstremt bekymrede over, at der ikke fandtes en baseline at sammenligne mikrobiel aktivitet med. Før dette projekt, der var ingen oplysninger om, hvordan mikroberne var omkring Australien, hvilket gjorde det svært at vide, hvordan de kan have ændret sig over sæsoner eller år, "Sagde Dr. Brown.

Anvendelse af filtreringsmetoder, der ligner dem, der bruges til at rense drikkevand, forskere indsamlede mikrobe prøver hver måned på flere dybder, lige fra overfladevand ned til 100 meter.

"Forskellige mikrober lever i forskellige dele af havet, og de har udviklet sig til at indtage enhver tænkelig niche. Der kan findes forskellige arter, der lever på dybhavs hydrotermiske ventilationsåbninger, i sedimenter, på forskellige dybder og i varmt eller koldt vand, "Sagde Dr. Brown.

Materialet ekstraheret fra filtrene blev derefter genetisk sekventeret ved hjælp af teknologi, der kun var tilgængelig i de sidste par år, som gav et øjebliksbillede af DNA -planen for de mikrobielle indbyggere inden for hver prøve. Danner en enorm genetisk database, denne første datafrigivelse sporer over 200 millioner poster med mere end 175, 000 unikke mikroberarter.

Naturens indikatorer

Fungerer som havets forandringer, mikrober reagerer hurtigt på deres miljø, og en lille ændring i forholdene kan dramatisk omforme samfundsstrukturen.

"De organismer, vi identificerede, er udbredt, og deres tilstedeværelse og overflod er tæt forbundet med deres miljø. Vi fandt ud af, at de mikrobielle samlinger viser sæsonbestemte cyklusser, ændrer sig med sommerens udvikling, efterår, vinter og forår, vender tilbage til den originale samling igen om sommeren, "Dr. Brown forklarede.

"Vi har nu sat grundlinjer for sæsonbestemte cyklusser, som vi kan identificere virkningen af ​​klimaændringer på, " han tilføjede.

Medforfatter, Dr. Martin Ostrowski fra Macquarie University, sagde, at projektteamet nu bygger modeller til at forudsige, hvor organismer vil bo i fremtiden, og hvilke funktioner de vil udføre.

"Vi kan nu bruge de baseline -data, vi har indsamlet, til at lave modeller, der fortæller os, hvordan mikrober reagerer på forskellige miljøforhold, og hvordan vi forventer, at de ændrer sig i betragtning af fremtidige klimaprognoser.

"Havmikrobernes primære produktion og kulstofforbrug bestemmer, hvor meget mad der tilføres resten af ​​fødekæden, så vores prognoser vil være utroligt relevante for forskere, men også for industrier som fiskeri og turisme. "

Går med strømmen

Projektet blev finansieret af Australian Research Council (ARC), Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO), National Collaborative Research Infrastructure Strategy (NCRIS) via Bioplatforms Australia (Bioplatforms) og Integrated Marine Observing System (IMOS).

Der blev taget månedlige prøver fra syv marine nationale referencestationer, der drives af IMOS, herunder Darwin Harbour, Yongala -vraget inde i Great Barrier Reef Lagoon, North Stradbroke Island ud for Brisbane, Port Hacking ud for Sydney, Maria Island ud for Tasmanien, Kangaroo Island ud for Adelaide og Rottnest Island ud for Perth.

Projektet vil fortsætte i samarbejde med IMOS og Bioplatforms Australia i yderligere tre år.

Seniorforfatter, Dr. Lev Bodrossy fra CSIRO Oceans and Atmosphere, sagde, at projektet fortsat vil levere ny viden, der vil bidrage til havforskning i Australien og videre.

"Værdien af ​​et observationsnetværk stiger eksponentielt med tiden, så det er nu afgørende, at vi fastholder vores prøveudtagning og udvider vores observationer ind i fremtiden. "DNA -sekvensdata er tilgængelige for offentligheden og kan tilgås via Bioplatforms Australia -webstedet.