In ecosystemen van koraalriffen, te midden van steenkoralen, bladeren van algen en scholen vissen, micro-organismen zijn essentieel voor het recyclen van voedingsstoffen - het transformeren van stukjes organisch materiaal in vormen van stikstof en fosfor, bijvoorbeeld, die nuttig zijn voor fotosynthetische organismen.

Een studie die vandaag is gepubliceerd in Natuurcommunicatie door onderzoekers van de San Diego State University (SDSU), de Universiteit van Hawaï in Manoa, Scripps Institution of Oceanography en anderen onthulden dat de bacteriën die aanwezig zijn in het water boven tientallen koraalriffen tijdens de nacht dramatisch veranderden, en keerde toen terug naar dezelfde gemeenschap overdag als de ochtend ervoor. Verder, alsof deze gemeenschappen allemaal bekend waren met hetzelfde schema, deze veranderingen werden gesynchroniseerd over riffen die honderden mijlen van elkaar waren gescheiden.

"Onderzoek naar dag-nachtritmes van rifprocessen is nodig om de functionele rollen van microbiële spelers in deze ecosystemen holistisch te begrijpen, " zei Linda Wegley Kelly, adjunct-assistent-onderzoeksprofessor bij SDSU en co-hoofdauteur van de studie.

In 2013, een internationaal team van onderzoekers maakte een cruise naar de Southern Line Islands, een afgelegen keten van equatoriale eilanden ten zuiden van Hawaï, om een ​​reeks rifprocessen te meten. Om de gevaren van varen en duiken 's nachts te vermijden, een autonome sampler is ontworpen om om middernacht een watermonster te nemen net boven het koraalrif. Op deze manier monsters verzamelen, de onderzoekers maten op tal van locaties veranderingen in de waterchemie en de soorten microben die aanwezig waren in vergelijking met de dag. Het team gebruikte ook genomische tools om te laten zien hoe deze veranderingen in de gemeenschap de microbiële processen in riffen bepalen die dag en nacht verschillen.

"Eerdere studies van mariene microben hebben aangetoond dat verschillende functionele groepen hun activiteit in de loop van de dag veranderen, maar microbiële populaties blijven relatief constant gedurende dielcycli, " zei Craig Nelson, assistent-professor oceanografie aan de UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology en co-lead studie. "Degenen die riffen bestuderen, weten dat deze ecosystemen van dag tot nacht aanzienlijk veranderen, maar deze studie onthult een voorheen onzichtbaar aspect van die verandering:een dramatische en voorspelbare verschuiving - niet alleen in wat microben doen - maar ook in welke groepen het meest voorkomen."

Het team ontdekte dat een groep microben genaamd Psychrobacter lijkt de weg te wijzen. Verrassend genoeg, Psychrobacter kan gedurende de dag 40-70% van de mariene microbiële gemeenschap uitmaken, en is honderd keer overvloediger dan tijdens de nacht. Maar wat is invloed? Psychrobacter ?

"De veranderingen die we hebben waargenomen in de samenstelling van microben gedurende een dag-nachtcyclus, impliceren dat koraalrifhabitats het omringende zeewater manipuleren - zowel de chemie als de microbiologie - op basis van de dagelijkse en nachtelijke activiteiten van de collectieve lokale biota, "zei Kelly. "Deze functie kan het aantal microben in het water moduleren, het bevorderen van de kringloop van energie door het rifvoedselweb, of zorgen voor stabiliserende effecten op het ecosysteem."

"Dit onderzoeksteam is een van de eersten die kijkt naar veranderingen in de microbiële gemeenschappen van koraalriffen, zowel overdag als 's nachts, " zegt Dan Thornhill, een programmadirecteur in de afdeling Ocean Sciences van de National Science Foundation, die de studie financierde. "Deze wetenschappers vonden verrassende en opmerkelijke verschillen in micro-organismen, afhankelijk van het tijdstip van de dag. De studie onthulde ook de belangrijke rol van nachtelijke microben bij het recyclen van voedingsstoffen op riffen."

Gezien het schijnbare belang van Psychrobacter , het team probeert vervolgens zijn genoom te verzamelen, isoleer de bacterie in cultuur, en de biologie van dit organisme verder onderzoeken.

Lopend werk van de auteurs laat zien hoe rifconditie - dat wil zeggen, gezond of gestrest, dominantie van koraal of algen - kan het aantal en de soorten microben in het omringende zeewater veranderen. Dit benadrukt de gevolgen voor het milieu van het veranderen van benthische rifhabitats; waar het verlies van de fundamentele verkalkende organismen processen elimineert die van invloed zijn op de kustwateren die zorgen voor connectiviteit tussen land en zee.