《Science Advances:温度升高有利于海洋中缓慢生长细菌的生存》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2023-06-24
  • 海洋覆盖了地球表面的70%,是细菌的家园,这些细菌负责地球的许多关键生物地球化学功能,包括碳与氮固定、回收营养物质与溶解有机物,以及降解生物质。在区域性空间和时间尺度上对海洋微生物组的调查揭示了跨季节、纬度和深度的可重复模式,模式与多种外部环境因子密切相关,如温度、水混合、养分可用性、光照和浮游植物大量繁殖等。然而,缺乏重要海洋细菌群落组成更替的一般原则,削弱了人们对预测未来海洋系统应对环境变化的能力。
    快速和缓慢生长的分类群分布是对细菌群落结构的有力特征描述,最大增长率是微生物和大型生物所表现出的多样化策略的关键组成部分,并决定了物种在特定环境中生存和竞争能力。在水生细菌中,最大生长速率可以将富营养区快速生长生物与寡营养生物区生长缓慢生物有效的分开来。营养物质在快速和缓慢生长的细菌分布中的作用是研究热点,充足的证据表明温度是海洋群落的基本驱动力,但温度的影响相对研究较少。
    由麻省理工(Massachusetts Institute of Technology)引导的一项研究分析了跨季节、跨纬度和跨深度的海洋数据集中快速和缓慢生长的细菌分布,相关研究近日发表在《Science Advances》之上。研究表明,较高海水温度与生长较慢分类群的相对丰度增加有关,温度比其他环境变量(如营养物质)对群落结构产生压倒性的影响,并且在控制其他变量的影响时,这种影响是强大的。生长较慢的细菌受到温度升高青睐的结果与简单生态模型中得出的预测一致,即依赖于温度的生长率如何不同地调节死亡率对物种丰度的影响。模型研究表明,在寒冷的温度下,生长率的差异最为重要,死亡率对生长较慢的分类群来说是一个更大的负担。温度促进细菌群落结构的变化与空间和时间梯度的营养物质变化无关。该研究结果有助于解释为什么在海洋表面、夏季和热带附近,缓慢生长的细菌占主导地位,并提供了理解细菌群落在气候变暖的背景下的变化框架。(於维樱 编译)

  • 原文来源:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ade8352
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    • 编译者:liguiju
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    • 近日,海洋试点国家实验室海洋生物学与生物技术功能实验室张玉忠教授团队在Science Advances(IF=13.116)在线发表题为“Oxidation of trimethylamine to trimethylamine N-oxide facilitates high hydrostatic pressure tolerance in a generalist bacterial lineage(将三甲胺氧化为氧化三甲胺协助海洋细菌适应高静水压)”的研究论文。文章发表后,Nature research highlights以“How deep-sea bacteria thrive under pressure(深海细菌如何在高压下生存)”为题进行了研究亮点报道。张玉忠教授为该研究的通讯作者。 深海具有高压、低温、黑暗等极端环境特性,曾被认为是生命的禁区,但近些年发现深海生存着大量的微生物资源,形成了独特的深海生态系统。高静水压会对微生物造成严重损伤,生活在深海的微生物类群必须能够耐受深海高静水压。到目前为止,虽然已经揭示了深海微生物适应高压环境的一些策略,例如增加细胞膜的流动性,调整细胞代谢途径等,但是至今没有发现和鉴定出深海微生物耐压相关的功能基因和代谢机制。 本研究以深海细菌Myroides profundi D25为研究对象,发现该菌株能够利用三甲胺(TMA)转运载体TmaT吸收深海环境中的TMA,然后在细菌胞内诱导表达三甲胺单加氧酶MpTmm,将TMA氧化为氧化三甲胺(TMAO),并在胞内累积。在深海高压下,TMAO能够保护蛋白质等生物大分子维持正常的构象,发挥生物学功能,从而使得D25菌株具有耐受深海高静水压的能力,维持生存和生长。将TmaT-MpTmm蛋白在Escherichia coli和Bacillus subtilis菌株中表达,可显著提高E. coli和B. subtilis菌株的耐压能力。生物信息学分析表明TmaT和MpTmm同源蛋白在海洋细菌,尤其是拟杆菌门细菌中广泛分布,表明这可能是深海细菌普遍采用一种耐压策略,具有重要理论意义。 该论文由青岛海洋科学与技术试点国家实验室、山东大学、中国海洋大学、上海海洋大学和英国University of Warwick等单位的相关学者合作完成。研究工作得到了国家自然科学基金项目、科技部重点研发计划、山东省重大科技创新工程和泰山学者攀登计划等项目的资助。 Science Advances文章链接:https://doi.org/10.1126/sciadv.abf9941。
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    • 5月31日发表在《Science advances》杂志上的一项新研究证明,大规模、近海和全时保护的海洋区域(MPAs)可以维持生物多样性,且不会对渔业和粮食安全产生负面影响。来自美国和墨西哥的研究小组在墨西哥Revillagigedo国家公园使用墨西哥渔业委员会的船只监测系统(VMS)数据、官方渔业数据以及人工智能,首次对渔业的影响进行了“前后”评估,结果发现尽管在海洋保护区内全面禁止捕鱼活动,但在公园成立五年后,墨西哥的渔业部门并没有遭受经济损失。研究人员指出,在世界范围内,捕鱼业阻碍了海洋保护区的建立,人类迫切需要这些保护区来扭转人类造成的全球海洋生物枯竭。这项研究使用卫星跟踪渔船和人工智能(AI)来证明渔业集体的担忧是没有根据的。这项研究或许可以开启一场讨论,促使捕鱼业同其他行动协同一起保护生物多样性,改善鱼类资源。(熊萍 编译)