Lauren Fimbres Wood, Kaliforniya Universiteti – San Dieqo tərəfindən

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriSu nümunələrini toplamaq üçün səyahət Pasxa adasında başladı və Cənubi Sakit okeanda Antarktida yaxınlığında sona çatdı. Nümunələr, hər bir yerdə mikrob həyatının tam təsvirini vermək üçün çoxsaylı dərinliklərdən götürüldü və bu populyasiyaların necə təbəqələşdiyi, hər biri öz xüsusi mühitləri üçün sağ qalma strategiyaları haqqında yeni anlayışlar yaratdı. Kredit: Bethany Kolody.

“Science” jurnalında aparılan əsaslı araşdırma , dərin okean cərəyanlarının – qlobal çevrilmə sirkulyasiyası kimi tanınan – Cənubi Sakit Okean boyunca mikrob həyatının müxtəlifliyinin və funksiyasının formalaşmasında necə mühüm rol oynadığını açıqlayıb.

J. Craig Venter Institute (JCVI), UC San Diego Scripps Institution of Okeanography və California Berkeley Universitetinin alimlərinin rəhbərlik etdiyi bu tədqiqat mikrob icmalarının okean suyunun fiziki hərəkəti ilə necə qurulduğuna dair bu günə qədər ən ətraflı genetik xəritəni təqdim edir.

Tədqiqatın aparıcı müəllifi, Scripps Okeanoqrafiyasının məzunu, hazırda Cal-da postdoktorluq tədqiqatçısı olan Bethany Kolody, küləklər və tufanlar yalnız təxminən 500 metrə (1,640 fut) çatır, bu ümumi okean dərinliyinin təxminən səkkizdə biri 4,000 metr (13,125 fut). Səthdən 500 metr aşağıda cərəyanlar suyun temperaturu və duzluluğundakı fərqlərlə hərəkət edir ki, bu da onun sıxlığına təsir edərək qlobal çevrilmə sirkulyasiyasını təşkil edir. Bu dövriyyə, suyu və içindəki mikrobları böyük məsafələrə və dərinliklərə daşıyan bir konveyer kimi fəaliyyət göstərir.

“İndiyə qədər bu su kütlələrinin fərqli mikrob ekosistemləri kimi xidmət edib-etmədiyi bəlli deyildi” dedi Kolody. “İndi biz bu suala “bəli” cavabını verə bilərik”.

Tədqiqat qrupu Cənubi Sakit Okeanın Pasxa adasından Antarktidaya qədər okeanın bütün dərinliyini əhatə edən bir keçid boyunca 300-dən çox su nümunəsi toplayıb. Qabaqcıl metagenomik və metabarkodlaşdırma üsullarından istifadə edərək, 300-dən çox mikrob üçün genomları yenidən qurdular və yüksək dərəcədə qorunan genlərə – prokariotlar üçün 16S rRNA geninə (həm bakteriya, həm də arxeya daxildir) və eNA 18ukaryotesS genlərinə baxan molekulyar barmaq izi texnikasından istifadə edərək on minlərlə əlavə mikrob növlərini müəyyən etdilər.

Onların tapıntıları təəccüblü bir nümunə ortaya qoydu: mikrob müxtəlifliyi okean səthindən təxminən 300 metr (1000 fut) aşağıda, “prokaryotik filoklin” adlandırdıqları zonada kəskin şəkildə artır. Piknoklinə (sıxlığın sürətli dəyişmə zonası) oxşar olan bu təbəqə aşağı müxtəlifliyə malik səth sularından dərin okeanın zəngin mikrob icmalarına keçidi göstərir.

İyulun 10-da yayımlanan tədqiqat altı fərqli mikrob “kohortu” müəyyən etdi, bunlardan üçü dərinliklərə uyğundur, digər üçü isə əsas su kütlələrinə uyğundur: Antarktika dib suyu, Yuxarı Dairəvi Qütb Dərin Suyu və Qədim Sakit Okean Dərin Suyu. Hər bir kohortda suyun temperaturu, təzyiqi, qida səviyyəsi və yaşı ilə formalaşan unikal mikrob növləri və funksional genlər var.Bethany Kolody 2017-ci ildə Pasxa adasından Cənubi Sakit okeanda Antarktidaya P18 GO-SHIP səyahəti zamanı NOAAS Ronald H. Brown gəmisində su nümunələri hazırlayır. Kredit: Bethany Kolody.

Məsələn, Antarktika Dibi Su kohortasına membranın axıcılığını qorumağa və oksidləşdirici stresə müqavimət göstərməyə kömək edən genlərə malik soyuq, yüksək təzyiqli mühitlərə uyğunlaşdırılmış mikroblar daxildir. Bunun əksinə olaraq, 1000 və ya daha çox il ərzində səthi görməmiş yavaş dövran edən suda tapılan qədim su kohortu aşağı oksigenli mühitlərdə və mürəkkəb, aşağı enerjili karbon birləşmələrinin parçalanmasında həyatı təmin edən genləri olan mikroblara ev sahibliyi edir.

Taksonomiyadan başqa, tədqiqatçılar mikrob icmalarının funksional potensialını da xəritələşdirdilər. Onlar əsas metabolik genlərin mövcudluğuna əsaslanaraq on “funksional zona” müəyyən ediblər. Bu zonalar okeanoqrafik xüsusiyyətlərə, məsələn, yüksəlmə bölgələri, qida qradiyenti və oksigen minimum zonalarına uyğundur.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Səth zonaları işıq yığımı, dəmir əldə etmək və fotomühafizə üçün genlərlə zəngin idi – günəş işığında yuxarı okeanda həyat üçün vacib olan xüsusiyyətlər. Daha dərin zonalarda mürəkkəb üzvi molekulları parçalamaq, aşağı oksigendən sağ çıxmaq və ətraf mühitin stresinə dözmək üçün genlər var idi.

Mikroblar okeanın karbon dövranının mühərrikləridir. Onlar karbon qazını üzvi birləşmələrə çevirir (karbon fiksasiyası), qida maddələrini təkrar emal edir və dərin dənizdə karbonu tutmağa kömək edir (karbon sekvestrasiyası). Onların icmalarının okean sirkulyasiyası ilə necə qurulduğunu anlamaq, iqlim dəyişikliyinin bu prosesləri necə dəyişdirə biləcəyini proqnozlaşdırmaq üçün çox vacibdir.

JCVI və Scripps Okeanoqrafiyasında tədqiqatın baş müəllifi və mikrob okeanoloqu Endryu Allen, “Tədqiqat mikrob ekosistemlərinin hazırkı okean şəraitində necə təşkil olunduğuna dair əsas verir” dedi. “İqlim dəyişikliyi qlobal çevrilmə dövriyyəsinə təsir etdikcə, bu mikrob icmalarının paylanması və funksiyası dəyişə bilər və qlobal karbon dövriyyəsi üçün naməlum nəticələrə səbəb ola bilər.”

Genomik məlumatları fiziki və kimyəvi ölçmələrlə birləşdirərək, elm adamları planetin ən böyük ekosistemini başa düşmək və qorumaq üçün vacib olan qlobal, növlər üzrə həll edilmiş okean həyatının atlası yarada bilərlər.

“Bu araşdırma okean ekosistemlərində həyatın qismən bizə məlum olmayan fundamental qanunauyğunluqlar və proseslərlə idarə olunduğunu xatırladır” dedi Allen. “Onları görmək və başa düşmək bizdən onları daha həssas, diqqətlə və hərtərəfli araşdırmağı tələb edir.

“Bu tədqiqatda bildirilən irəliləyişlər fiziki okeanoqrafların, bioloji okeanoqrafların və genom bioloqlarının hamısının çox yaxından işlədiyi həqiqətən fənlərarası səyin nəticəsidir.”

Müəlliflər molekulyar nümunə götürmənin GO-SHIP kimi qlobal okean monitorinq proqramlarına daxil edilməsini müdafiə edirlər.

Daha çox məlumat: Bethany C. Kolody və digərləri, Cənub Sakit Okeanın mikrob funksional dəniz mənzərəsini aşması dövriyyə strukturları, Elm (2025). DOI: 10.1126/science.adv6903

Jurnal məlumatı: Elm 

Kaliforniya Universiteti – San Dieqo tərəfindən təmin edilmişdir