Microben zijn overal - bij mensen beschermen ze ons tegen schadelijke bacteriën en helpen ze ons voedsel te verteren; in de bodem, ze leveren voedingsstoffen en stimuleren de groei van planten. Microben leven zelfs in sedimenten onder de zeebodem, waar ze een sleutelrol spelen in het onderwaterecosysteem.

Wetenschappers identificeren en karakteriseren elk jaar meer microben met behulp van DNA-sequencingtechnologieën. Terwijl elke nieuwe soort wordt gesequenced, wetenschappers voegen het toe aan de microbiële "levensboom, " een virtuele telling maken van wat er is.

Het blijkt geen gemakkelijke klus te zijn. Om de zaken in perspectief te plaatsen, wetenschappers weten niet zeker hoeveel microben er bestaan. Schattingen lopen sterk uiteen van miljoenen tot biljoenen.

Professor Jennifer Biddle van de Universiteit van Delaware en Rosa Leon-Zayas, die eerder dit jaar postdoctoraal werk aan de UD voltooide, beschreef onlangs nieuwe details over microben die bekend staan ​​als Parcubacteria in een paper gepubliceerd in Milieumicrobiologie .

De Parcubacteria werden gevonden in sedimentmonsters verzameld door James Cameron in de Challenger Deep-regio van de Mariana Trench tijdens de Deepsea Challenge-expeditie. Leon-Zayas' doctoraal adviseur, Doug Bartlett bij Scripps Institution of Oceanography, was een hoofdwetenschapper op de expeditie.

"Vanuit een wetenschappelijk perspectief, Challenger Deep was een onschatbare kans om monsters te verzamelen uit het diepste deel van de oceaan, " zei Leon-Zayas, hoofdauteur van de krant, nu een assistent-professor aan de Willamette University.

Wetenschappers hebben van oudsher geleerd hoe microben werken door ze te kweken en te bestuderen in petrischalen en bekers. Pas toen de DNA-sequencing geavanceerder werd en het vermogen omvatte om microben die aanwezig zijn in omgevingsmonsters (zoals bodems of sedimenten) te scheiden en te testen, realiseerden wetenschappers zich dat ze een groot deel van de bacteriën hadden gemist die nu de kandidaat-phyla-straling (CPR) worden genoemd.

Een groep CPR-microben, de Parcubacteria genaamd, was waargenomen in het grondwater en ondiepe sedimenten van een paar plaatsen op het land, maar het was alleen intensief bestudeerd in sedimentmonsters van een watervoerende laag in de buurt van Rifle, Kol.

Toen Cameron sedimentmonsters op de bodem van de greppel verzamelde, ontdekten de wetenschappers dat er veel verschillende soorten Parcubacteria leven, te.

"We waren geïnteresseerd om te zien of de microben die op de bodem van de oceaan leven dezelfde levensstijl hadden als de microben die in de bodem in Rifle leven, Colorado, " zei Biddle, een mariene microbioloog en universitair hoofddocent aan het College of Earth, Oceaan, and Environment's School of Marine Science and Policy.

Leon-Zayas gebruikte een sorteertechniek om de microbiële cellen van de sedimentdeeltjes te scheiden, zodat wetenschappers het microbe-DNA konden amplificeren en sequencen. De onderzoekers karakteriseerden vervolgens de individuele microbiële genomen. Op basis van de genen die aanwezig zijn in het genoom - delen van het DNA die bepalen tot welke metabolismes een cel in staat is - kunnen wetenschappers afleiden wat de bacteriën aan het doen zijn.

Deze genomische sequencing onthulde dat Parcubacteria uit de diepzee een vrij eenvoudig metabolisme hebben; maar de genomen waren groter dan die van hun aardse neven en hadden zelfs een paar extra kenmerken. Vooral, deze kenmerken gaven aan dat de bacteriën mogelijk anaërobe ademhaling kunnen uitvoeren, dingen als nitraat gebruiken om te ademen in plaats van zuurstof.

Parcubacteria leek ook meer eiwitten en enzymen te hebben die geassocieerd zijn met koude omgevingen, niet verwonderlijk aangezien de bodem van de Marianentrog koud en donker is.

"Het is logisch dat organismen op de bodem van de oceaan misschien meer zelfvoorzienend moeten zijn. De omgeving is extreem en er is niet zoveel voedsel, ' zei Biddle.

Terwijl de ontdekking een nieuwe tak toevoegt aan de microbiële stamboom, veel onbeantwoorde vragen blijven.

Volgens Biddle, die deel uitmaakt van een UD-team dat onlangs een Keck Foundation-beurs verdiende om diep in microbieel onderzoek te duiken, DNA-sequencing heeft een enorm nieuw gebied van microbiologie onthuld dat tien jaar geleden nog onbekend was.

Snelle technologische ontwikkeling is de sleutel geweest tot de vooruitgang van het veld, ze zei, van de ontwikkeling van duikboten die wetenschappers naar de bodem van de greppel kunnen vervoeren, tot nieuwe geavanceerde instrumenten, zoals flowcytometers, die wetenschappers helpen sorteren, sequentie en analyseer de kleinste organismen.

Hoe meer wetenschappers ontdekken, echter, hoe meer ze beseffen dat er te leren valt.

"Het is momenteel een enorm gebied om te ontdekken, ' zei Biddle.