Понимание генетических стратегий бактерий SAR11, самых многочисленных в океане, имеет решающее значение для поддержания экологического баланса и адаптации к изменению климата.
Исследователи из Университета Мигеля Эрнандеса в Эльче (UMH) обнаружили геномную основу эволюционного успеха морских бактерий SAR11. Исследование, опубликованное в Microbiome, показывает, что эти бактерии сочетают в себе общее «генетическое ядро» с небольшими геномными островами, каждый из которых содержит один «гибкий ген». Это позволяет популяции динамически реагировать на изменения окружающей среды.
Морской микробиом жизненно важен для поддержания экосистем и управления глобальными биогеохимическими циклами. SAR11, клада (группа) свободноживущих бактерий, доминирует в поверхностных водах океана, составляя 20-40% всех прокариотических клеток (клеток без ядра).
По словам Марио Лопеса Переса, исследователя из UMH, ограничения в восстановлении полного генетического богатства природных популяций затрудняют понимание микробной эволюции. Группа микробной геномики и эволюции UMH объединила геномику отдельных клеток и метагеномику длинных прочтений для реконструкции генетического разнообразия SAR11 в Средиземном море.
Исследование показало, что бактерии SAR11 имеют почти идентичное генетическое ядро, составляющее 81% их генома. Оставшаяся часть, «гибкий геном», сосредоточена в небольших областях, часто с одним геном.
Кармен Молина Пардинес, аспирантка UMH, объясняет, что эти небольшие вариации всегда находятся в одном и том же месте и содержат гены со схожими функциями, но в разных версиях. Эта геномная структура способствует сосуществованию нескольких штаммов и минимизирует прямую конкуренцию.
Эта структура создает поликлональные популяции или группы множественных генетических вариантов, сосуществующих в одной и той же среде. Это сохраняет основные гены и поддерживает функциональную избыточность, защищая широкий генетический резервуар. Это позволяет популяции быстро адаптироваться к воздействию окружающей среды.
Хосе М. Аро Морено, исследователь из UMH, отмечает, что эти результаты дают представление о стратегиях, объясняющих экологический успех SAR11 в бедных питательными веществами морских средах. Исследование также демонстрирует, что метагеномика третьего поколения преодолевает технические ограничения в изучении этих микроорганизмов.
Это исследование позиционирует UMH как лидера в исследованиях эволюции морского микробиома. Понимание геномных стратегий SAR11 может помочь нам лучше понимать и защищать наши океаны.