Международное исследование под руководством профессора Тамар Гай-Хаим и доктора Ксимены Веласкес из Израильского океанографического и лимнологического института (IOLR) показало, что крошечные планктонные ракообразные несут уникальную микробную метку, которая лучше отражает океанические течения и экологические градиенты, чем микробы, свободно обитающие в морской воде.
Исследование опубликовано сегодня в журнале Limnology and Oceanography Letters.
Учёные исследовали микробные сообщества, связанные с копеподами, в Средиземном море — одной из самых разнообразных с точки зрения окружающей среды морских систем мира, характеризующейся выраженными градиентами температуры, солёности и питательных веществ с запада на восток. Сравнивая микробов, живущих на копеподах, с микробами, обнаруженными в морской воде, исследователи обнаружили, что микробные сообщества копеподов выявили более чёткие биогеографические закономерности, отражающие экологические градиенты и океаническую циркуляцию.
«Эти микробы путешествуют вместе со своими хозяевами-копеподами, — объясняет ведущий автор доктор Ксимена Веласкес. — Поскольку распространение копеподов в большей степени ограничено океаническими течениями, чем свободноживущими микробами, их ассоциированные микробы формируются под влиянием того, где они находятся и как они перемещаются, создавая „микробную карту“ океанических регионов».
В исследовании приняли участие эксперты из Израиля, Италии, Греции и Франции. Они собирали образцы на борту французского исследовательского судна «L’Atalante» во время пятинедельной экспедиции от западного Средиземноморья у берегов Франции до восточного Средиземноморья у берегов Крита. Полевые работы проводились в разгар пандемии COVID-19, что усложняло логистику.
«Каждый день мы буксировали планктонные сети и собирали пробы воды, — вспоминает Веласкес. — Я часами сидела у стереомикроскопа в лаборатории корабля, чтобы идентифицировать и аккуратно выбирать копеподов одного за другим, даже когда море было неспокойным. Несмотря ни на что, это был незабываемый и приятный опыт».
«Морские микробные метасообщества — это сети сообществ, — объясняет профессор Тамар Гай-Хаим. — В локальных масштабах микробные сообщества копеподов специфичны для хозяина и сильно зависят от таких особенностей, как диета и пищевое поведение, как мы обнаружили в предыдущих исследованиях. Но на больших океанических расстояниях копеподы могут обмениваться микробами напрямую друг с другом или косвенно через окружающую среду, формируя то, что мы называем микробным метасообществом».
Используя генетические инструменты и эволюционные модели, исследователи обнаружили, что микробные метасообщества, связанные с копеподами, были схожи в средиземноморских бассейнах, связанных океаническими течениями, но существенно отличались в бассейнах, которые не были связаны. В то же время свободноживущие микробы в морской воде были более однородны повсюду и, как правило, представлены распространёнными видами.
«Это говорит о том, что микробы, связанные с копеподами, являются более чувствительными индикаторами региональных изменений в условиях океана, — говорит Гай-Хаим. — Они могут служить ценными биоиндикаторами для обнаружения сдвигов в морских экосистемах, особенно в условиях изменения климата».
По мере того как поверхностные воды становятся теплее и беднее питательными веществами, эти связанные с хозяином микробы, особенно те, которые адаптированы к олиготрофным условиям, могут служить ранними предупреждающими признаками о состоянии морских экосистем. Полученные результаты открывают новые возможности для отслеживания того, как микробные сообщества, связанные с хозяевами, и экосистемы, в которых они обитают, изменяются в глобальном масштабе.
Предоставлено Израильским океанографическим и лимнологическим институтом.