Zrozumienie strategii genetycznych bakterii SAR11, najliczniejszych w oceanie, jest kluczowe dla utrzymania równowagi ekologicznej i adaptacji do zmian klimatycznych.
Naukowcy z Uniwersytetu Miguela Hernándeza w Elche (UMH) odkryli genomiczne podstawy sukcesu ewolucyjnego bakterii morskich SAR11. Badanie, opublikowane w Microbiome, ujawnia, że bakterie te łączą wspólny „rdzeń genetyczny” z małymi wyspami genomicznymi, z których każda zawiera pojedynczy „elastyczny gen”. Pozwala to populacji dynamicznie reagować na zmiany środowiskowe.
Morski mikrobiom jest niezbędny do utrzymania ekosystemów i napędzania globalnych cykli biogeochemicznych. SAR11, klad (grupa) wolno żyjących bakterii, dominuje w powierzchniowych wodach oceanicznych, stanowiąc 20-40% wszystkich komórek prokariotycznych (komórek bez jądra).
Według Mario Lópeza Péreza, badacza z UMH, ograniczenia w odzyskiwaniu pełnego bogactwa genetycznego naturalnych populacji utrudniały zrozumienie ewolucji drobnoustrojów. Grupa Mikrobiogenomiki i Ewolucji UMH połączyła genomikę pojedynczych komórek i metagenomikę długich odczytów, aby zrekonstruować różnorodność genetyczną SAR11 w Morzu Śródziemnym.
Badanie wykazało, że bakterie SAR11 mają prawie identyczny rdzeń genetyczny, stanowiący 81% ich genomu. Pozostała część, „elastyczny genom”, jest skoncentrowana w małych regionach, często z pojedynczym genem.
Carmen Molina Pardines, doktorantka UMH, wyjaśnia, że te małe zmiany są zawsze w tej samej lokalizacji i zawierają geny o podobnych funkcjach, ale w różnych wersjach. Ten wzór genomiczny sprzyja współistnieniu wielu szczepów i minimalizuje bezpośrednią konkurencję.
Ta struktura tworzy populacje poliklonalne, czyli grupy wielu wariantów genetycznych współistniejących w tym samym środowisku. Zachowuje to niezbędne geny i utrzymuje redundancję funkcjonalną, chroniąc szeroki rezerwuar genetyczny. Pozwala to populacji szybko dostosowywać się do presji środowiskowej.
José M. Haro Moreno, badacz z UMH, zauważa, że wyniki te oferują wgląd w strategie, które wyjaśniają sukces ekologiczny SAR11 w ubogich w składniki odżywcze środowiskach morskich. Badanie pokazuje również, że metagenomika trzeciej generacji pokonuje ograniczenia techniczne w badaniu tych mikroorganizmów.
Te badania pozycjonują UMH jako lidera w badaniach nad ewolucją mikrobiomu morskiego. Zrozumienie strategii genomicznych SAR11 może pomóc nam lepiej zrozumieć i chronić nasze oceany.