Australische wetenschappers hebben meer dan 175, 000 kleine microben die voor het eerst in onze oceaanwateren leven, het verstrekken van een ongekende basis voor het meten van de effecten van klimaatverandering en menselijke activiteiten.

Microbe feitenbestand

• Microben waren het eerste leven op aarde en werden bijna 3 miljard jaar geleden gevormd
• Ze zijn goed voor tot 98 procent van de biomassa van de oceaan
• Ze produceren 50 procent van 's werelds zuurstof
• Microben creëren wolken door gassen te genereren die interageren met de atmosfeer
• Ze leggen koolstof vast door naar de oceaanbodem te zinken, koolstof opsluiten in het sediment

Onzichtbaar voor het blote oog, microben vormen bijna 98 procent van de biomassa van de oceaan en zijn verantwoordelijk voor het gezond houden van het mariene ecosysteem.

Een paper onlangs gepubliceerd in Wetenschappelijke gegevens , onder leiding van Dr. Mark Brown van de Universiteit van Newcastle en Dr. Martin Ostrowski van Macquarie University, onthult de enorme diversiteit aan microben en levert nieuwe kennis op over hun omgevingsgedrag.

De ongeëvenaarde dataset is het resultaat van een doorlopend samenwerkingsinitiatief met 18 Australische universiteiten, Gemenebestagentschappen en onderzoeksinstituten, die meer dan 175, 000 unieke soorten microben op zeven locaties langs de Australische kustlijn en in de Zuidelijke Oceaan.

Wat zijn microben?

Met afmetingen van minder dan vijf micron, die kleiner is dan de uitwerpselen van huisstofmijten, miljoenen van deze kleine organismen worden gevonden in elke liter zeewater en omvatten cellulaire levensvormen zoals fytoplankton (algen) en bacteriën.

Dr. Brown zei dat microben in de oceaan mogelijk de belangrijkste organismen zijn om onze wereld als een gezonde, bewoonbare planeet. "Vergelijkbaar met de verbanden tussen de menselijke gezondheid en het menselijk microbioom, de gezondheid van de oceaan wordt grotendeels bepaald door de microbiële bewoners. De basis vormen van het hele ecosysteem, microben leveren voedsel voor al het andere zeeleven en produceren de helft van de zuurstof die we inademen.

"In dit verband, ze werken op dezelfde manier als organen in een menselijk lichaam. Sommige microben fungeren als de longen van de oceaan die verantwoordelijk zijn voor het verzamelen en distribueren van zuurstof naar de planeet, terwijl anderen fungeren als de darm of lever om onzuiverheden in het water te ontgiften en de stroom van voedingsstoffen te beheersen."

Duiken onder de oppervlakte

Wetenschappers hebben het project in 2012 ontwikkeld om het gebrek aan gegevens over mariene microbiële gemeenschappen en hun veranderingen in de loop van de tijd aan te pakken.

"We waren buitengewoon bezorgd dat er geen baseline bestond om microbiële activiteit mee te vergelijken. Voorafgaand aan dit project, er was geen informatie over hoe de microben in Australië waren, waardoor het moeilijk was om te weten hoe ze in de loop van seizoenen of jaren veranderd zouden kunnen zijn, ' zei Dr. Brown.

Gebruikmakend van filtratiemethoden die vergelijkbaar zijn met die voor het zuiveren van drinkwater, wetenschappers verzamelden elke maand microbemonsters op meerdere diepten, variërend van oppervlaktewater tot 100 meter.

"Verschillende microben leven in verschillende delen van de oceaan en ze zijn geëvolueerd om elke denkbare niche te bezetten. Verschillende soorten kunnen worden gevonden die leven op diepzee hydrothermale bronnen, in sedimenten, op verschillende diepten en in warm of koud water, ' zei Dr. Brown.

Het materiaal dat uit de filters werd gehaald, werd vervolgens genetisch gesequenced met behulp van technologie die alleen de afgelopen jaren beschikbaar was. die een momentopname opleverde van de DNA-blauwdruk van de microbiële bewoners in elk monster. Het vormen van een enorme genetische database, deze eerste gegevensrelease bevat meer dan 200 miljoen records van meer dan 175, 000 unieke soorten microben.

Indicatoren van de natuur

Optreden als de schildwachten van verandering van de oceaan, microben reageren snel op hun omgeving en een kleine verandering in de omstandigheden kan de gemeenschapsstructuur drastisch veranderen.

"De organismen die we hebben geïdentificeerd zijn wijdverbreid en hun aanwezigheid en overvloed is nauw verbonden met hun omgeving. We ontdekten dat de microbiële assemblages seizoenscycli vertonen, veranderen met de voortgang van de zomer, herfst, winter en lente, in de zomer terugkeren naar de oorspronkelijke assemblage, " Dr. Brown legde uit.

"We hebben nu basislijnen vastgesteld voor seizoenscycli waarmee we de impact van klimaatverandering kunnen identificeren, " hij voegde toe.

co-auteur, Dr. Martin Ostrowski van Macquarie University, zei dat het projectteam nu modellen bouwt om te voorspellen waar organismen in de toekomst zullen leven en welke functies ze zullen uitvoeren.

"We kunnen nu de basisgegevens die we hebben verzameld gebruiken om modellen te maken die ons vertellen hoe microben reageren op verschillende omgevingsomstandigheden en hoe we verwachten dat ze zullen veranderen gezien toekomstige klimaatprojecties.

"De primaire productie en het koolstofgebruik door mariene microben bepalen hoeveel voedsel er aan de rest van de voedselketen wordt geleverd. dus onze voorspellingen zullen ongelooflijk relevant zijn voor wetenschappers, maar ook voor industrieën zoals visserij en toerisme."

Meegaan met de stroom

Het project werd gefinancierd door de Australian Research Council (ARC), de Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO), de National Collaborative Research Infrastructure Strategy (NCRIS) via Bioplatforms Australia (Bioplatforms) en het Integrated Marine Observing System (IMOS).

Maandelijkse monsters werden genomen van zeven door IMOS geëxploiteerde nationale referentiestations op zee, inclusief de haven van Darwin, het Yongala-wrak in de Great Barrier Reef Lagoon, North Stradbroke Island voor de kust van Brisbane, Haven hacken van Sydney, Maria-eiland voor Tasmanië, Kangaroo Island bij Adelaide en Rottnest Island bij Perth.

Het project wordt nog drie jaar voortgezet in samenwerking met IMOS en Bioplatforms Australia.

senior auteur, Dr. Lev Bodrossy van CSIRO Oceans and Atmosphere, zei dat het project nieuwe kennis zal blijven bieden die zal bijdragen aan het gebied van mariene wetenschap in Australië en daarbuiten.

"De waarde van een observerend netwerk neemt exponentieel toe met de tijd, dus het is nu van cruciaal belang dat we onze bemonstering handhaven en onze waarnemingen uitbreiden naar de toekomst." De DNA-sequentiegegevens zijn beschikbaar voor het publiek en zijn toegankelijk via de website van Bioplatforms Australia.