Розуміння генетичних стратегій бактерій SAR11, найпоширеніших в океані, має вирішальне значення для підтримки екологічного балансу та адаптації до зміни клімату.
Дослідники з Університету Мігеля Ернандеса в Ельче (UMH) виявили геномну основу еволюційного успіху морських бактерій SAR11. Дослідження, опубліковане в Microbiome, показує, що ці бактерії поєднують спільне «генетичне ядро» з невеликими геномними островами, кожен з яких містить один «гнучкий ген». Це дозволяє популяції динамічно реагувати на зміни навколишнього середовища.
Морський мікробіом має життєво важливе значення для підтримки екосистем і керування глобальними біогеохімічними циклами. SAR11, клада (група) вільноживучих бактерій, домінує у поверхневих водах океану, складаючи 20-40% усіх прокаріотичних клітин (клітин без ядра).
За словами Маріо Лопеса Переса, дослідника з UMH, обмеження у відновленні повної генетичної різноманітності природних популяцій перешкоджали розумінню мікробної еволюції. Група мікробної геноміки та еволюції UMH поєднала геноміку окремих клітин і метагеноміку довгого прочитання для реконструкції генетичного різноманіття SAR11 у Середземному морі.
Дослідження показало, що бактерії SAR11 мають майже ідентичне генетичне ядро, що становить 81% їхнього геному. Решта, «гнучкий геном», зосереджена в невеликих регіонах, часто з одним геном.
Кармен Моліна Пардінес, аспірантка UMH, пояснює, що ці невеликі варіації завжди знаходяться в одному і тому ж місці і містять гени з подібними функціями, але в різних версіях. Ця геномна модель сприяє співіснуванню кількох штамів і мінімізує пряму конкуренцію.
Ця структура створює поліклональні популяції, або групи множинних генетичних варіантів, що співіснують в одному середовищі. Це зберігає необхідні гени та підтримує функціональну надмірність, захищаючи широкий генетичний резервуар. Це дозволяє популяції швидко адаптуватися до екологічного тиску.
Хосе М. Харо Морено, дослідник з UMH, зазначає, що ці результати пропонують розуміння стратегій, які пояснюють екологічний успіх SAR11 у бідних на поживні речовини морських середовищах. Дослідження також показує, що метагеноміка третього покоління долає технічні обмеження у вивченні цих мікроорганізмів.
Це дослідження позиціонує UMH як лідера в дослідженнях еволюції морського мікробіому. Розуміння геномних стратегій SAR11 може допомогти нам краще зрозуміти та захистити наші океани.