海洋微生物群体：揭示全球变化的天然传感器
动植物种群作为生态系统研究的对象，已被广泛探讨，有助于揭示生态系统过程与进化适应机制。相比之下，海洋微生物群体的研究则面临挑战，因为许多物种难以在实验室环境中分离、培养和分析其个体遗传组成。
尽管科学界普遍认识到海洋微生物的多样性极为丰富，但关于其种群特征的系统性描述仍显不足。近期，海科学研究所（ICM-CSIC）在《微生物组》期刊上发表的一项研究，提供了新的视角，表明海洋微生物种群可能成为监测全球变化的重要生物传感器。
研究团队通过对现有知识的系统梳理，发现海洋微生物群体在时空维度上的变化可以反映全球环境变化的趋势。研究者拉米罗·洛加雷斯指出：“这些微小种群中的遗传变化，往往比物种层面的变化更能敏感地捕捉环境的细微波动，从而提供有关全球变化的线索。”
洛加雷斯强调，这一成果的实现得益于近年来分子生物学和计算技术的发展，这些技术为在自然环境中解析微生物的遗传结构和分布提供了新的工具。
“这些方法帮助我们识别出那些能够反映环境适应的遗传变异，尤其是在时间尺度为数年至数十年的范围内。”他补充道。
分子工具推动微生物研究
宏基因组学和宏转录组学等分子技术的广泛应用，使得科学家能够在不依赖培养条件的情况下，直接从自然样本中提取并分析微生物种群的数据，从而克服了传统方法的诸多限制。
该研究整合了大量未培养水生微生物的遗传信息，揭示了海洋微生物群体中高度的遗传多样性，并识别出种群间的分化模式以及适应机制。研究结果还表明，环境因素如温度在塑造微生物群体结构方面起着关键作用。
“这项研究凸显了进一步研究海洋微生物群体的重要性。了解其遗传多样性和种群动态，有助于评估它们在全球变化背景下的适应能力和生态功能。”洛加雷斯表示。
该研究基于150余篇相关文献的系统综述，从种群遗传学的角度深入探讨了海洋微生物的结构与特征，并展示了其遗传变异如何与生态系统过程和进化适应之间建立联系。
研究进一步指出，理解微生物在海洋生态系统中扮演的角色，对于预测和管理全球变化带来的生态影响至关重要。作为养分循环和污染物降解的关键执行者，微生物的活动效率与种群特性密切相关。
因此，作者呼吁加强对群体基因组学的研究，以更深入地解析微生物多样性，并预测其生态功能。洛加雷斯认为，“这将有助于我们更全面地理解海洋微生物组的结构和功能，从而制定更有效的生态管理和保护策略。”
更多信息：Ramiro Logares，《海洋微生物组中的种群解码》，Microbiome（2024）。DOI：10.1186/s40168-024-01778-0
期刊信息：微生物组
由西班牙国家研究委员会提供