了解海洋中最丰富的SAR11细菌的基因策略,对于维持生态平衡和适应气候变化至关重要。
埃尔切米格尔·埃尔南德斯大学(UMH)的研究人员发现了SAR11海洋细菌进化成功的基因组基础。发表在《微生物组》上的这项研究表明,这些细菌将共享的“基因核心”与小的基因组岛结合起来,每个基因组岛都包含一个“灵活基因”。这使得该群体能够动态地响应环境变化。
海洋微生物组对于维持生态系统和驱动全球生物地球化学循环至关重要。SAR11是自由生活细菌的一个进化枝(群体),在海洋表层水中占主导地位,占所有原核细胞(没有细胞核的细胞)的20-40%。
UMH研究员马里奥·洛佩斯·佩雷斯表示,恢复自然种群完整基因丰富度的局限性阻碍了对微生物进化的理解。UMH微生物基因组学与进化小组结合了单细胞基因组学和长读长宏基因组学,以重建地中海SAR11的遗传多样性。
该研究发现,SAR11细菌共享几乎相同的基因核心,占其基因组的81%。剩余部分,即“灵活基因组”,集中在小的区域,通常只有一个基因。
UMH博士生卡门·莫利纳·帕迪内斯解释说,这些小的变化总是在相同的位置,并且包含具有相似功能但不同版本的基因。这种基因组模式有利于多种菌株的共存,并最大限度地减少直接竞争。
这种结构创造了多克隆种群,或在同一环境中共存的多个遗传变异群体。这保留了必需基因并维持了功能冗余,从而保护了广泛的遗传库。这使得该群体能够快速适应环境压力。
UMH研究员何塞·M·哈罗·莫雷诺指出,这些结果为解释SAR11在营养贫乏的海洋环境中生态成功的策略提供了见解。该研究还表明,第三代宏基因组学克服了研究这些微生物的技术限制。
这项研究使UMH成为海洋微生物组进化研究的领导者。了解SAR11的基因组策略可以帮助我们更好地了解和保护我们的海洋。