Comprendere le strategie genetiche dei batteri SAR11, i più abbondanti nell'oceano, è fondamentale per mantenere l'equilibrio ecologico e adattarsi ai cambiamenti climatici.
I ricercatori dell'Università Miguel Hernández di Elche (UMH) hanno scoperto la base genomica del successo evolutivo dei batteri marini SAR11. Lo studio, pubblicato su Microbiome, rivela che questi batteri combinano un "nucleo genetico" condiviso con piccole isole genomiche, ciascuna delle quali ospita un singolo "gene flessibile". Ciò consente alla popolazione di rispondere dinamicamente ai cambiamenti ambientali.
Il microbioma marino è vitale per sostenere gli ecosistemi e guidare i cicli biogeochimici globali. SAR11, un clade (gruppo) di batteri a vita libera, domina le acque superficiali oceaniche, comprendendo il 20-40% di tutte le cellule procariotiche (cellule senza nucleo).
Secondo Mario López Pérez, ricercatore UMH, le limitazioni nel recupero della piena ricchezza genetica delle popolazioni naturali hanno ostacolato la comprensione dell'evoluzione microbica. Il gruppo di genomica ed evoluzione microbica UMH ha combinato la genomica a cellula singola e la metagenomica a lettura lunga per ricostruire la diversità genetica di SAR11 nel Mar Mediterraneo.
Lo studio ha scoperto che i batteri SAR11 condividono un nucleo genetico quasi identico, che rappresenta l'81% del loro genoma. La porzione rimanente, il "genoma flessibile", è concentrata in piccole regioni, spesso con un singolo gene.
Carmen Molina Pardines, dottoranda UMH, spiega che queste piccole variazioni si trovano sempre nella stessa posizione e contengono geni con funzioni simili, ma in versioni diverse. Questo modello genomico favorisce la coesistenza di più ceppi e minimizza la concorrenza diretta.
Questa struttura crea popolazioni policlonali, o gruppi di molteplici varianti genetiche coesistenti nello stesso ambiente. Ciò preserva i geni essenziali e mantiene la ridondanza funzionale, salvaguardando un ampio serbatoio genetico. Ciò consente alla popolazione di adattarsi rapidamente alle pressioni ambientali.
José M. Haro Moreno, ricercatore UMH, osserva che questi risultati offrono informazioni sulle strategie che spiegano il successo ecologico di SAR11 in ambienti marini poveri di nutrienti. Lo studio dimostra anche che la metagenomica di terza generazione supera le limitazioni tecniche nello studio di questi microrganismi.
Questa ricerca posiziona UMH come leader nella ricerca sull'evoluzione del microbioma marino. Comprendere le strategie genomiche di SAR11 può aiutarci a comprendere e proteggere meglio i nostri oceani.