Microben die in verschillende lagen in het Mono Lake in Californië worden gevonden, kunnen overleven door een verscheidenheid aan koolhydraten te gebruiken voor energie, volgens een recente studie.

Nieuw onderzoek dat vorige maand werd gepresenteerd op de American Geophysical Union Fall Meeting 2019 in San Francisco, beschreef bacteriën die gedijen in het onherbergzame meer onder verschillende voedingscondities. Onderzoekers voorspellen dat deze bacteriën, die meer genen voor het gebruik van koolhydraten tot expressie brengen dan hun concurrenten, slagen door zich aan te passen aan het gebruik van beschikbare energiebronnen. Het onderzoek helpt wetenschappers te begrijpen hoe bacteriën overleven in extreme omgevingen en hoe bacteriële gemeenschappen verschuiven na veranderingen in nutriëntenniveaus.

Mono Lake is een zoutwatermeer gelegen aan de oostelijke rand van de Sierra Nevada, een paar mijl buiten Yosemite National Park. Vergeleken met de oceaan, het water in het meer heeft meer dan twee keer zoveel zout, is 50 keer zo basaal, en heeft 600 keer zoveel arseen. Toch weet het leven nog steeds te gedijen in deze onherbergzame omstandigheden:algen, artemia, en alkalivliegen noemen dit meer allemaal hun thuis. Aanvullend, er zijn microbiële gemeenschappen verborgen in de diepten van het water.

Zelfs vreemdere omgevingscondities zijn de afgelopen jaren ontstaan ​​als gevolg van zware sneeuwval en een grote instroom van zoet water in Mono Lake. Omdat het water in het meer zo zout is, het zoete water vormt er een duidelijke laag bovenop.

"Het is net als olie en water, " zei John Tracey, een afgestudeerde onderzoeker aan de Princeton University die het werk presenteerde. Dit fenomeen, waar zich verschillende waterlagen vormen in meren, staat bekend als meromixis. Tot nu toe, onderzoekers weten niet hoe meromixis de microbiële gemeenschappen in Mono Lake beïnvloedt.

"Zuurstof uit de atmosfeer kan niet door de wind in het meer worden gebracht, Tracey zei. "Het oppervlak is zuurstofrijk, maar op de bodem van het meer, voor zover onze sensor ons vertelt, er is geen zuurstof." Er zijn ook verschillen in de niveaus van andere opgeloste voedingsstoffen.

In de nieuwe studie onderzoekers wilden de verschillende soorten microben onderzoeken die deze verschillende lagen van Mono Lake bevolken. Ze verzamelden watermonsters van verschillende diepten en haalden DNA uit alles dat in elk monster rondzwemde. Vervolgens gebruikten ze de volgende generatie DNA-sequencing en computeralgoritmen om de genomen van de bacteriën in het meer samen te stellen - om te achterhalen "wie er is en welke stofwisseling ze doen, ' zei Tracey.

De onderzoekers analyseerden ook monsters uit verschillende jaren om te onderzoeken of microbiële gemeenschappen veranderden voor en na het optreden van meromixis.

Ze identificeerden verschillende "bakken, " groepen verwante bacteriën die mogelijk overeenkomen met een enkele microbiële soort - de onderzoekers kunnen nog niet onderscheiden of een bak overeenkomt met één soort of meerdere sterk verwante soorten. Maar zelfs zonder bacteriën per soort te kunnen identificeren, ze vonden iets verrassends.

"Een van de eerste dingen die opviel, was deze volgorde, Nitriliruptorales, wordt het alle diepten en alle tijden in werkelijk grote overvloed gevonden, " Tracey zei. De volgorde Nitriliruptorales werd voor het eerst beschreven in 2009 uit bacteriestammen geïsoleerd uit frisdrankmeren en frisdrankbodems. De onderzoekers identificeerden negen Nitriliruptorales-bakken en vonden één groep die alle andere domineerde. Deze microben gedijden op alle diepten, zelfs toen Mono Lake duidelijke waterlagen had met verschillende niveaus van zuurstof en andere voedingsstoffen.

De onderzoekers keken nauwkeuriger naar de genen die door de verschillende microbiële groepen tot expressie worden gebracht en ontdekten dat de dominante groep meer genen had voor het verteren van koolhydraten dan andere groepen. Ze vermoeden dat deze dominante bacteriën meer soorten koolhydraten kunnen gebruiken dan hun concurrenten en flexibel zijn in het licht van verschillende voedingscondities, die hen zou kunnen helpen gedijen in de barre omstandigheden van het meer.

Dit werk voegt toe aan wat bekend is over Mono Lake, zei Maggie C.Y. Lau, een microbioloog aan het Institute of Deep-Sea Science and Engineering van de Chinese Academy of Sciences die niet betrokken was bij het onderzoek. Er valt nog meer te halen uit de sequentiegegevens, voegde ze eraan toe.

"Het hebben van metagenomische gegevens in combinatie met geochemische gegevens zal ons echt helpen om het hele ecosysteem te begrijpen, " ze zei.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan AGU Blogs (http://blogs.agu.org), een gemeenschap van blogs over aarde en ruimtewetenschap, georganiseerd door de American Geophysical Union. Lees hier het originele verhaal.