«Так много морских протистов невозможно вырастить в лаборатории, поэтому мы должны найти способы опросить их в окружающей среде», – сказал Майк Сераки, ведущий автор исследования. «Каждая капля морской воды содержит микробные экосистемы, о которых мы очень мало знаем, и очень важно понять эту фундаментальную экосистему нашей океанской планеты, Земли, и то, как она реагирует на изменения."
Протисты формируют одни из самых сложных взаимоотношений океана с другими членами микробной пищевой сети, включая паразитизм и подходы к питанию, сочетающие в себе фотосинтез и хищничество. Исследовательская группа проанализировала протистов со всех концов Индийского океана и Средиземного моря, используя геномику отдельных клеток, набор молекулярных методов, которые выявляют генетические чертежи отдельных клеток.
Впервые этот подход был применен ко всем микробным сообществам из разных мест.
Сераки в настоящее время является директором программы по биологической океанографии в Национальном научном фонде. Он проводил это исследование, работая старшим научным сотрудником в лаборатории наук об океане Бигелоу, где он помог основать Центр геномики единичных клеток.
Исследователи использовали передовые технологии Центра для индивидуальной сортировки и анализа протистов, выявив генетический код, который никогда не был идентифицирован ранее.
«Протисты – самые многочисленные хищники океана, но мы все еще очень мало знаем о том, кто они и чем занимаются в природе», – сказал Рамунас Степанаускас, старший научный сотрудник и директор Центра геномики единичных клеток. "Мы начинаем раскрывать в полной мере разнообразие и экологическую роль этих удивительных компонентов морских экосистем."
Исследователи задокументировали более 900 одноклеточных геномов, на которые ученые всего мира смогут ссылаться при идентификации протистов в будущем.
Этот важный шаг поможет исследователям составить карту микробных сообществ с помощью метагеномики, мощного способа одновременного анализа целых сообществ.
Проект, финансируемый Национальным научным фондом, также представляет собой важное открытие и значительный результат экспедиции по океанам Тары. В этом парусном путешествии с 2009 по 2013 год были взяты образцы мирового океана, сделаны снимки микробных сообществ, процветающих по всему миру, и запечатлена невероятная изменчивость планктонной жизни. Сераки и Николь Поултон, еще один автор статьи, отправились в экспедицию в качестве ведущих ученых.
«Протисты – одно из следующих великих неизвестных в открытом океане», – сказал Поултон, научный сотрудник лаборатории Бигелоу и директор Центра водной цитометрии. «Хотя они гораздо менее многочисленны, чем бактерии, мы обнаруживаем, что изучение простейших показывает гораздо большую сложность морских экосистем."
Лаборатория Бигелоу хранит образцы, собранные экспедицией Tara Oceans для анализа отдельных клеток.
Поултон надеется использовать те же методы для изучения протистов из других регионов океана, постепенно заполняя пробелы в наших знаниях об океане и помогая другим исследователям более детально отображать микробные сообщества.
«Геномика единичных клеток позволила нам уловить и понять биоразнообразие в океане на совершенно ином уровне, чем то, что было доступно ранее», – сказал Поултон. «Эти геномы позволят нам узнать, как эти важные микробы функционируют в своей среде."