Kerja syif membantu mikrob marin berkongsi sumber laut yang terhad

Walaupun mereka mungkin kecil, mikroorganisma adalah bentuk kehidupan yang paling banyak di lautan. Mikrob marin bertanggungjawab untuk membuat kira-kira separuh daripada karbon organik yang boleh digunakan oleh kehidupan. Banyak mikrob marin hidup berhampiran permukaan, bergantung kepada tenaga daripada matahari untuk fotosintesis.

Namun antara bekalan yang rendah dan persaingan yang tinggi untuk beberapa nutrien utama, seperti nitrogen, di lautan terbuka, saintis telah hairan tentang kepelbagaian spesies mikrob yang terdapat di sana. Penyelidik dari Universiti Washington, dengan kerjasama penyelidik dari 12 institusi lain, menunjukkan bahawa masa dalam sehari adalah penting, menurut satu kajian yang diterbitkan pada 20 Jan. Ekologi Alam Semula Jadi & Evolusi.

Usaha itu bermula pada 2015, apabila saintis dalam Kolaborasi Simons mengenai Proses dan Ekologi Laut, sebuah program yang kini diketuai bersama oleh profesor oseanografi UW Ginger Armbrust, melihat mikrob di permukaan North Pacific Subtropical Gyre, hamparan terbesar di Bumi lautan.

“[We were interested in] memahami bagaimana turun naik fotosintesis pada siang hari dan ketiadaannya pada waktu malam merambat melalui komuniti mikrob [in the ocean],” jelas pengarang bersama pertama Angela Boysen, yang melakukan kerja sebagai pelajar kedoktoran di UW dan kini merupakan penyelidik pasca doktoral di Universiti Chicago. “Itu mempengaruhi bagaimana keseluruhan ekosistem berfungsi, berapa banyak karbon disimpan, di mana karbon bergerak, dan bagaimana organisma mungkin berinteraksi antara satu sama lain.”

Dengan menyepadukan data mengenai masa proses metabolik mikrob yang berbeza di lautan permukaan sepanjang kitaran cahaya 24 jam—daripada transkripsi gen untuk protein yang digunakan dalam metabolisme kepada sintesis molekul, seperti lipid, ke dalam sel mikrob— penyelidik mendapati bahawa kewujudan bersama mikrob yang pelbagai itu mungkin tidak ditentukan oleh persaingan, tetapi oleh masa pengambilan nitrogen mereka.

Dengan pengambilan berperingkat nitrogen nutrien penting, “daripada perlu bersaing dengan seluruh bidang, [microbes] hanya perlu bersaing dengan organisma yang berkongsi peralihan khusus itu [them]. Mungkin itu salah satu cara persaingan dikurangkan sedikit dan boleh memudahkan semua mikrob yang pelbagai ini dapat hidup dari sumber nutrien yang sama, “kata pengarang bersama pertama Daniel Muratore, seorang pelajar kedoktoran di Georgia Tech.

Oleh kerana pasukan antara disiplin yang hadir pada pelayaran penyelidikan 2015, data mengenai hampir keseluruhan proses metabolik dikumpul secara serentak dari air yang sama setiap empat jam, memberikan penyelidik pandangan yang tidak pernah berlaku sebelum ini tentang bagaimana aktiviti metabolik berbeza antara mikrob ini sepanjang kitaran 24 jam.

“Mengumpul semua jenis sampel yang berbeza ini … pada masa yang sama benar-benar cara pertama untuk melihat keseluruhan ekosistem sekaligus dari semua perspektif yang berbeza ini,” Matthew Harke, pengarang pertama dan saintis penyelidikan di Gloucester Marine Genomics Institute .

Data mendedahkan bahawa kebanyakan aktiviti berlaku pada empat titik masa: senja (6 petang), malam (2 pagi), pagi (6 pagi) dan petang (antara 10 pagi dan 2 petang). Walaupun masa ini penting untuk pelbagai jenis mikrob, aktiviti kumpulan yang berbeza pada setiap masa adalah tidak seragam.

“Menyedari bahawa pelbagai jenis mikrob memperoleh nitrogen pada masa yang berbeza dalam sehari membantu menjawab soalan lama dalam oseanografi: Bagaimanakah boleh wujud kepelbagaian hidupan yang luar biasa, semuanya pada asasnya di tempat yang sama pada masa yang sama?” kata pengarang bersama Anitra Ingalls, seorang profesor oseanografi UW. “Dapat menjelaskan sebab asas kepelbagaian ini akan membantu ahli oseanografi dengan lebih baik meramalkan bagaimana komuniti ini mungkin berubah apabila lautan berubah.”

Sacha Coesel, seorang saintis penyelidikan UW dalam oseanografi, juga merupakan pengarang bersama.