海洋で最も豊富なSAR11細菌の遺伝的戦略を理解することは、生態系のバランスを維持し、気候変動に適応するために重要です。
エルチェのミゲル・エルナンデス大学（UMH）の研究者らは、SAR11海洋細菌の進化的成功のゲノム基盤を発見しました。Microbiomeに掲載されたこの研究は、これらの細菌が共有された「遺伝的コア」と、それぞれが単一の「柔軟な遺伝子」を保持する小さなゲノムアイランドを組み合わせていることを明らかにしています。これにより、集団は環境の変化に動的に対応できます。
海洋マイクロバイオームは、生態系を維持し、地球規模の生物地球化学的サイクルを推進するために不可欠です。自由生活細菌のクレード（グループ）であるSAR11は、海洋表層水を支配し、すべての原核細胞（核のない細胞）の20〜40％を占めています。
UMHの研究者であるマリオ・ロペス・ペレス氏によると、自然集団の完全な遺伝的豊かさを回復する際の制限は、微生物の進化の理解を妨げてきました。UMH微生物ゲノミクス・進化グループは、単一細胞ゲノミクスとロングリードメタゲノミクスを組み合わせて、地中海のSAR11の遺伝的多様性を再構築しました。
この研究では、SAR11細菌がゲノムの81％を占めるほぼ同一の遺伝的コアを共有していることがわかりました。残りの部分である「柔軟なゲノム」は、多くの場合単一の遺伝子を持つ小さな領域に集中しています。
UMHの博士課程の学生であるカルメン・モリーナ・パルディネス氏は、これらの小さなバリエーションは常に同じ場所にあり、同様の機能を持つ遺伝子を含んでいますが、異なるバージョンであると説明しています。このゲノムパターンは、複数の株の共存を促進し、直接的な競争を最小限に抑えます。
この構造は、同じ環境に共存する複数の遺伝的変異体のグループである、ポリクローナル集団を作成します。これにより、必須遺伝子が保存され、機能的な冗長性が維持され、広範な遺伝的貯蔵庫が保護されます。これにより、集団は環境圧に迅速に適応できます。
UMHの研究者であるホセ・M・ハロ・モレノ氏は、これらの結果は、栄養の少ない海洋環境におけるSAR11の生態学的成功を説明する戦略への洞察を提供すると述べています。この研究はまた、第3世代メタゲノミクスがこれらの微生物の研究における技術的制限を克服することを示しています。
この研究は、UMHを海洋マイクロバイオーム進化研究のリーダーとして位置付けています。SAR11のゲノム戦略を理解することで、私たちの海洋をよりよく理解し、保護することができます。