海洋微生物群体：全球变化的潜在生物传感器
长期以来，动植物种群作为研究对象，为揭示生态系统动态与物种进化提供了重要线索。然而，对于微生物群体的研究仍然相对滞后，原因在于大多数微生物难以在实验室环境中分离、培养和分析其基因组成。因此，尽管科学家普遍承认海洋微生物具有极高的多样性，但关于其种群特性的系统描述仍然有限。
近日，西班牙国家研究委员会旗下的海洋科学研究所（ICM-CSIC）在《微生物组》杂志上发表了一项突破性研究，提出海洋微生物群体或可作为追踪全球变化的潜在生物传感器。该研究综合分析了当前关于海洋微生物种群及其生态功能的研究成果，指出通过空间与时间维度的系统观测，这些微生物的变化可以反映全球环境变化的细微特征。
研究主要作者拉米罗·洛加雷斯（Ramiro Logares）指出，相较于传统物种分析，微生物种群中发生的细微遗传变化，可能更直接地反映出环境参数如温度、酸度等的长期变化趋势。
他强调，这一进展得益于新型分子和计算技术的应用，这些技术使研究者能够在自然环境中高通量地探测微生物的遗传组成和分布模式，从而揭示其生态适应性。
分子技术的广泛应用推动微生物研究
宏基因组学和宏转录组学等分子技术的大规模应用，使得科学家能够直接从环境样本中提取和分析微生物的遗传信息，摆脱了传统培养方法的限制。
本研究整合了大量未培养水生微生物的遗传数据，结果表明，海洋微生物群体展现出高度的遗传多样性，并呈现出明显的种群分化模式。这种分化与环境选择密切相关，其中温度是一个关键驱动力。
洛加雷斯指出，这项研究强调了深入理解海洋微生物种群动态的必要性。掌握微生物遗传多样性及其种群变化，有助于评估它们对全球变化的适应能力或脆弱性，从而为生态管理提供科学依据。
该研究基于150余篇相关文献的系统回顾，全面解析了微生物种群的结构、遗传变异及其与生态系统过程和进化适应之间的关系。
研究还指出，微生物在海洋生态系统中扮演着至关重要的角色，例如碳氮循环、污染物降解等关键生态功能的执行效率，往往取决于微生物群体的组成和活动状态。
洛加雷斯认为，进一步推进种群基因组学研究，将有助于揭示目前尚不明确的微生物多样性层级，为理解海洋微生物组的结构与功能提供更坚实的基础，从而支持更科学的资源管理和保护策略。
更多信息：Ramiro Logares, “Decoding population structure in the marine microbiome,” Microbiome (2024). DOI: 10.1186/s40168-024-01778-0
期刊信息：Microbiome
来源：西班牙国家研究委员会