氣候變化，淡水細(xì)菌面臨生存危機(jī)

理解水生微生物群落的進(jìn)化動態(tài)對保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)至關(guān)重要。蘇黎世大學(xué)的研究人員通過對蘇黎世湖及其他歐洲湖泊樣本的基因組分析發(fā)現(xiàn)，基因組較小的淡水細(xì)菌經(jīng)常經(jīng)歷長時間的適應(yīng)性停滯，，研究揭示了塑造這些細(xì)菌生活方式的特定進(jìn)化策略。

蘇黎世大學(xué)湖沼學(xué)站研究人員分析的瑞士蘇黎世湖水中的微生物多樣性。圖片來源：蘇黎世大學(xué) Martina Schalch

淡水資源僅占地球水量的3.5%，其中只有0.25%可以在地表獲取，淡水湖的高生物生產(chǎn)力和微生物活動對生態(tài)系統(tǒng)功能和全球碳循環(huán)至關(guān)重要。淡水湖提供飲用水，支持農(nóng)業(yè)、漁業(yè)和娛樂業(yè)，對人類生存至關(guān)重要。然而，氣候變化，尤其是氣溫升高，破壞了對養(yǎng)分循環(huán)和水質(zhì)維護(hù)至關(guān)重要的微生物群落，威脅著這些棲息地。

蘇黎世大學(xué)植物和微生物生物學(xué)系微生物進(jìn)化組學(xué)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Adrian-Stefan Andrei指出，了解細(xì)菌物種在淡水環(huán)境中的適應(yīng)能力對于生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力和可持續(xù)資源管理至關(guān)重要。

研究背景與方法

Andrei的研究團(tuán)隊(duì)分析了2015年至2019年期間收集的五個歐洲淡水湖的時間序列樣本：瑞士的蘇黎世湖、圖恩湖和康斯坦茨湖，以及捷克共和國的?ímov水庫和Ji?ická池塘。這些研究結(jié)果發(fā)表在《自然-通訊》期刊上。

研究發(fā)現(xiàn)，盡管生態(tài)位適應(yīng)是推動種群多樣化和新物種出現(xiàn)的主要進(jìn)化機(jī)制，許多基因組較小的豐富淡水細(xì)菌常常經(jīng)歷長時間的適應(yīng)性停滯。

適應(yīng)性停滯的挑戰(zhàn)

細(xì)菌通過利用特化蛋白質(zhì)來適應(yīng)環(huán)境，這些蛋白質(zhì)可以分泌到周圍的介質(zhì)中，也可以結(jié)合到細(xì)胞膜上。在營養(yǎng)吸收、細(xì)菌間通訊、檢測和響應(yīng)環(huán)境刺激等方面，這些蛋白質(zhì)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，研究人員發(fā)現(xiàn)，基因組較小的豐富淡水細(xì)菌中，這些基因的變異少得令人吃驚，表明它們處于適應(yīng)性停滯階段。因此，這些細(xì)菌在適應(yīng)不斷變化的環(huán)境條件方面可能面臨挑戰(zhàn)。

適應(yīng)高峰與環(huán)境變化的能力

研究表明，這些細(xì)菌很可能已經(jīng)通過達(dá)到理想的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和活性水平而達(dá)到了適應(yīng)高峰。在進(jìn)化過程中，它們的蛋白質(zhì)組已經(jīng)達(dá)到了最佳狀態(tài)，進(jìn)一步的重大變化對生物體的生存和適應(yīng)當(dāng)前的環(huán)境既沒有好處，也沒有必要。這種固有的不靈活性限制了這些生物探索新的遺傳變異和有效適應(yīng)動態(tài)環(huán)境條件的能力。

氣候變化對淡水棲息地構(gòu)成嚴(yán)重威脅，而淡水棲息地又特別容易受到人為變化的影響。Andrei總結(jié)道，了解這些細(xì)菌的適應(yīng)性極限對于應(yīng)對氣候變化和保護(hù)淡水生態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要。通過深入研究這些微生物群落的進(jìn)化和適應(yīng)性，可以更好地保護(hù)和管理寶貴的淡水資源。

THE END

本文僅代表資訊，不代表平臺觀點(diǎn)。供參考。

編譯 | LYJ
審核 | Sara
排版 | 綠葉

參考資料略