Wetenschap
Mariene microbiële populaties:potentiële sensoren van de mondiale verandering in de oceaan
Dieren- en plantenpopulaties zijn uitgebreid bestudeerd, wat heeft bijgedragen aan het ophelderen van ecosysteemprocessen en evolutionaire aanpassingen. Dit is echter niet het geval geweest bij microbiële populaties, vanwege de onmogelijkheid om de genetische inhoud van de verschillende soorten en hun individuen in het laboratorium te isoleren, te kweken en te analyseren. Hoewel bekend is dat populaties van micro-organismen een grote diversiteit omvatten, blijft deze daarom grotendeels ongekarakteriseerd.
Nu blijkt uit een nieuwe studie van het Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC), onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Microbiome benadrukt het potentieel van mariene microbiële populaties als indicatoren voor mondiale veranderingen. In het bijzonder analyseert het werk de kennis die tot nu toe is gegenereerd over mariene microbiële populaties en hun rol in het ecosysteem, en concludeert dat hun analyse door ruimte en tijd de effecten van mondiale veranderingen zou kunnen weerspiegelen.
"Dit komt omdat kleine genetische veranderingen in deze populaties directer gecorreleerd zouden kunnen zijn met de kleine maar voortdurende veranderingen in het milieu die gepaard gaan met mondiale veranderingen, dan de analyse van soorten", legt Ramiro Logares, de auteur van het onderzoek, uit.
Volgens de onderzoeker zou dit niet mogelijk zijn geweest zonder nieuwe moleculaire en computationele technieken, die het mogelijk hebben gemaakt om op genetisch niveau en op een meer algemene manier de verspreiding en diversiteit van microbiële populaties in hun natuurlijke omgeving te onderzoeken.
"Deze benaderingen hebben het mogelijk gemaakt om genetische variaties te detecteren die aanpassingen aan veranderingen in het milieu op hedendaagse schaal, dat wil zeggen decennia of jaren, kunnen weerspiegelen", voegt Logares toe.
Grootschalige toepassing van moleculaire technieken
De studie van de variabiliteit van populaties van micro-organismen is mogelijk geweest dankzij de grootschalige toepassing van moleculaire technieken zoals metagenomics en metatranscriptomics, die een revolutie teweeg hebben gebracht in het vermogen om deze populaties rechtstreeks vanuit hun habitat te analyseren, waardoor enkele van de beperkingen van de traditionele laboratoriumcultuur zijn overwonnen. methoden.
Voor dit onderzoek werden met name genetische gegevens van niet-gecultiveerde aquatische microbiële soorten verzameld. De resultaten wezen op een substantiële genetische diversiteit in mariene microbiële populaties en identificeerden verschillende patronen van populatiedifferentiatie en -aanpassing. Dit benadrukt de belangrijke rol van omgevingsselectie, onder andere bepaald door temperatuur, bij het structureren van microbiële populaties.
"Dit werk onderstreept het belang van het vergroten van ons begrip van microbiële populaties in de oceaan. Het kennen van de genetische diversiteit en populatiedynamiek van mariene microben stelt ons in staat waardevolle informatie te verkrijgen over hun veerkracht of kwetsbaarheid voor mondiale veranderingen", zegt Logares.
Over het geheel genomen duikt het werk, gebaseerd op een overzicht van meer dan 150 artikelen, in de kenmerken en structuur van microbiële populaties, en biedt het een compleet beeld van hoe de genetische variabiliteit van populaties in verband kan worden gebracht met ecosysteemprocessen en evolutionaire aanpassingen.
De studie benadrukt ook het belang van het begrijpen van microbiële populaties in de context van mondiale veranderingen en hun rol binnen het mariene ecosysteem. In de oceaan zijn microben verantwoordelijk voor processen zoals het recyclen van voedingsstoffen of de afbraak van verontreinigende stoffen, waarvan de efficiëntie kan afhangen van de kenmerken van microbiële populaties.
Om deze reden pleit de auteur ervoor om dieper in de populatiegenomica te blijven duiken om deze nog steeds slecht begrepen dimensie van microbiële diversiteit te ontrafelen, wat, zo voorspelt hij, “zal leiden tot een beter begrip van de architectuur en het functioneren van het mariene microbioom, iets dat in beurt zal helpen bij het ontwerpen van betere beheer- en instandhoudingsstrategieën."