Mikrober udholder en række ugæstfrie forhold i Californiens Mono Lake

Mikrober fundet på tværs af forskellige lag i Californiens Mono Lake kan overleve ved at bruge en række kulhydrater til energi, ifølge en nylig undersøgelse.

Ny forskning præsenteret i sidste måned på American Geophysical Union Fall Meeting 2019 i San Francisco beskrev bakterier, der trives i den ugæstfri sø på tværs af en række forskellige næringsstoffer. Forskere forudsiger, at disse bakterier, som udtrykker flere kulhydratudnyttelsesgener end deres konkurrenter, lykkes ved at kunne tilpasse sig at bruge tilgængelige energikilder. Forskningen hjælper videnskabsmænd med at forstå, hvordan bakterier overlever i ekstreme miljøer, samt hvordan bakteriesamfund skifter efter ændringer i næringsstofniveauer.

Mono Lake er en saltvandssoda, der ligger på den østlige kant af Sierra Nevada, et par kilometer uden for Yosemite National Park. Sammenlignet med havet, vandet i søen har over dobbelt så meget salt, er 50 gange så grundlæggende, og har 600 gange så meget arsen. Alligevel formår livet stadig at trives under disse ugæstfrie forhold:alger, artemia, og alkalifluer kalder alle denne sø hjem. Derudover der er mikrobielle samfund gemt i vandets dybder.

Endnu mærkeligere miljøforhold opstod i de senere år på grund af kraftige snefald og en stor tilstrømning af ferskvand til Mono Lake. Fordi vandet i søen er så salt, ferskvandet danner et tydeligt lag ovenpå.

"Det er ligesom olie og vand, " sagde John Tracey, en færdiguddannet forsker ved Princeton University, der præsenterede arbejdet. Dette fænomen, hvor der dannes tydelige vandlag i søer, er kendt som meromixis. Indtil nu, forskere har ikke vidst, hvordan meromixis påvirker mikrobielle samfund i Mono Lake.

"Ilt fra atmosfæren kan ikke røres i søen ved vind, "Sagde Tracey." Overfladen er iltet, men i bunden af ​​søen, så vidt vores sensor fortæller os, der er ingen ilt." Der er også forskelle i niveauerne af andre opløste næringsstoffer.

I den nye undersøgelse, forskere ønskede at udforske de forskellige typer mikrober, der befolker disse forskellige lag af Mono Lake. De indsamlede vandprøver fra forskellige dybder og udtog DNA fra alt, der flød rundt i hver prøve. De brugte derefter næste generations DNA-sekventering og computeralgoritmer til at samle genomerne af bakterierne, der er til stede i søen - for at få "både hvem der er der, og hvilke metabolisme de laver, "Sagde Tracey.

Forskerne analyserede også prøver fra forskellige år for at undersøge, om mikrobielle samfund ændrede sig før og efter meromixis opstod.

De identificerede forskellige "spande, " grupper af beslægtede bakterier, der kan svare til en enkelt mikrobiel art - forskerne kan endnu ikke skelne mellem, om en beholder svarer til en art eller flere meget beslægtede arter. Men selv uden at være i stand til at identificere bakterier efter art, de fandt noget overraskende.

"En af de første ting, der skilte sig ud, er denne ordre, Nitriliruptorales, findes det i alle dybder og alle gange i virkelig høj overflod, " sagde Tracey. Ordenen Nitriliruptorales blev beskrevet for første gang i 2009 fra bakteriestammer isoleret fra sodasøer og sodavandsjord. Forskerne identificerede ni Nitriliruptorales-spande og fandt en gruppe, der dominerede alle andre. Disse mikrober trivedes i alle dybder, selv når Mono Lake havde distinkte vandlag med forskellige niveauer af ilt og andre næringsstoffer.

Forskerne kiggede nærmere på generne, der blev udtrykt af de forskellige mikrobielle grupper og fandt, at den dominerende gruppe havde flere gener til fordøjelse af kulhydrater end andre grupper. De har mistanke om, at disse dominerende bakterier er i stand til at bruge flere typer kulhydrater end deres konkurrenter og er fleksible i forhold til forskellige næringsstoffer, som kunne hjælpe dem med at trives under søens barske forhold.

Dette arbejde føjer til det, der er kendt om Mono Lake, sagde Maggie C.Y. Lau, en mikrobiolog ved Institute of Deep-Sea Science and Engineering ved det kinesiske videnskabsakademi, der ikke var involveret i forskningen. Der er stadig mere at hente fra sekventeringsdataene, tilføjede hun.

"At have metagenomiske data kombineret med geokemidata vil virkelig hjælpe os med at forstå hele økosystemet, " hun sagde.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af blogs om jord- og rumvidenskab, vært af American Geophysical Union. Læs den originale historie her.