了解海洋中最豐富的SAR11細菌的基因策略,對於維持生態平衡和適應氣候變化至關重要。
埃爾切米格爾·埃爾南德斯大學(UMH)的研究人員發現了SAR11海洋細菌進化成功的基因組基礎。發表在《微生物組》上的這項研究表明,這些細菌將共享的“基因核心”與小的基因組島結合起來,每個基因組島都包含一個“靈活基因”。這使得該群體能夠動態地響應環境變化。
海洋微生物組對於維持生態系統和驅動全球生物地球化學循環至關重要。SAR11是自由生活細菌的一個演化枝(群體),在海洋表層水中佔主導地位,佔所有原核細胞(沒有細胞核的細胞)的20-40%。
UMH研究員馬里奧·洛佩斯·佩雷斯表示,恢復自然種群完整基因豐富度的局限性阻礙了對微生物進化的理解。UMH微生物基因組學與進化小組結合了單細胞基因組學和長讀長宏基因組學,以重建地中海SAR11的遺傳多樣性。
該研究發現,SAR11細菌共享幾乎相同的基因核心,佔其基因組的81%。剩餘部分,即“靈活基因組”,集中在小的區域,通常只有一個基因。
UMH博士生卡門·莫利納·帕迪內斯解釋說,這些小的變化總是在相同的位置,並且包含具有相似功能但不同版本的基因。這種基因組模式有利於多種菌株的共存,並最大限度地減少直接競爭。
這種結構創造了多克隆種群,或在同一環境中共存的多個遺傳變異群體。這保留了必需基因並維持了功能冗餘,從而保護了廣泛的遺傳庫。這使得該群體能夠快速適應環境壓力。
UMH研究員何塞·M·哈羅·莫雷諾指出,這些結果為解釋SAR11在營養貧乏的海洋環境中生態成功的策略提供了見解。該研究還表明,第三代宏基因組學克服了研究這些微生物的技術限制。
這項研究使UMH成為海洋微生物組進化研究的領導者。了解SAR11的基因組策略可以幫助我們更好地了解和保護我們的海洋。