Как группа, морские микробы чрезвычайно разнообразны и универсальны в отношении своих метаболических возможностей. Вся эта изменчивость закодирована в их генах. Некоторые морские микроорганизмы имеют генетические инструкции, которые позволяют им использовать энергию, полученную от солнечного света, для превращения углекислого газа в органическое вещество. Другие используют органические вещества в качестве источника углерода и энергии и производят углекислый газ в качестве конечного продукта дыхания.
Были обнаружены и другие, более экзотические пути.
«Но как мы можем охарактеризовать все эти разнообразные черты и функции практически невидимых организмов, количество которых приближается к миллиону клеток на чайную ложку морской воды??- спросил Делонг, старший автор статьи. "Этот недавно созданный всеобъемлющий каталог генов микробов, населяющих океанские воды к северу от Гавайских островов, решает эту проблему."
Образцы воды собирались в течение двух лет, и современные технологии секвенирования генома использовались для декодирования генов и геномов наиболее распространенных видов микробов в верхних 3 000 футов воды в открытом океане Программы временных рядов (HOT) Гавайских островов. участок, Станция АЛОХА.
Чуть ниже глубины залитого солнцем слоя команда наблюдала резкий переход в существующих микробных сообществах. Они сообщили, что основные строительные блоки микробов, их геномы и белки, резко изменились на глубине около 250-650 футов.
«В поверхностных водах микробные геномы намного меньше, а их белки содержат меньше азота – логическая адаптация к этой среде, лишенной азота», – сказал Даниэль Менде, научный сотрудник Школы океанических и геологических наук и технологий UHM ( СОЭСТ) и ведущий автор статьи. "В более глубоких водах, на высоте 400-650 футов, микробные геномы становятся намного больше, а их белки содержат больше азота, в тандеме с увеличением доступности азота с глубиной."
«Эти результаты предполагают, что наличие питательных веществ в окружающей среде может фактически определять то, как микробные геномы и белки развиваются в дикой природе», – сказал ДеЛонг. «Еще один удивительный результат исследования заключается в том, что наблюдаемая микробная« геномная переходная зона »происходит в очень узком диапазоне глубин, прямо под освещенным солнцем слоем.
На глубине около 650 футов основные свойства микробных геномов и белков относительно постоянны, вплоть до морского дна."
В сотрудничестве с группой компьютерных наук, возглавляемой профессором Бонни Гурвиц из Университета Аризоны, новая база данных доступна для ученых всего мира, которые стремятся описать природу и функции микробов в Мировом океане.
«Эти новые данные станут важным инструментом для понимания природы и функций микробиома океана сегодня, а также помогут предсказать его траекторию в будущем», – сказал Делонг.