少数派は生態系の大部分を占めています

湖の細菌群集のごく一部が主な代謝を引き継ぎます

南スイスアルプスのLago di Cadagnoは独特です。深さの塩辛い泉が混合を妨げるため、層状になっています。 酸素は上部11メートルに存在し、栄養素含有量(リン酸塩とアンモニウム)は低いです。 下層にはこれらの栄養素が豊富に含まれています。 これは、酸素、硫酸塩、硫化物の濃度勾配が急な安定した中間層を形成します。 ここでは、研究した3つの微生物種が硫化物を酸化するために光エネルギーを使用しています。 ©Sandro Peduzzi
読み上げ

スイスの高山湖では、代謝の大部分が細菌群集のごく一部によってもたらされています。 以前の生態系研究では、そのような少数派はしばしば無視されていました。 科学者がジャーナル「全米科学アカデミー論文集」(PNAS)で報告しているように、これは誤った結論に容易につながる可能性があります。

ブレーメンのマックス・プランク海洋微生物学研究所のNiculina Musat率いる国際研究グループは、個々の細菌細胞の代謝と同一性を同時に決定することに成功しました。 スイスアルパインレイクラゴディカダーニョで、研究者は3つの細菌種の代謝性能を比較しました。 ほとんどの内陸水域とは異なり、カダニョ湖は安定して成層しています。 Chromatium okenii、Lamprocystis purpurea、Chlorobium clathratiformeは、酸素を含まない上層と酸素を含まない下層の間の遷移領域に存在します。

大半は「怠laz」です

その結果、分析は驚くべきものでした:売上高の大部分が細菌群集のごく一部を占めました。 すべてのバクテリアのわずか0.3パーセントを生産したバクテリア種は、アンモニウムの40パーセントと炭素吸収の70パーセント以上の原因でした。

Chlorobium clathratiformeは調査した層で最も一般的な細菌種であり、細胞の最大80パーセントを占めています。 ただし、C。clathratiformeは、総アンモニウムおよび炭素吸収量の約15%しか占めていません。 一般的な小さな種であるLamprocystis purpureaは、測定された栄養素の2%未満を消費しました。 対照的に、細菌個体群のごく一部を占めるChromatium okeniiの比較的大きな細胞は、炭素とアンモニウムの売り上げの大部分を占めました。

生態学的に重要な少数派

「微生物群集の生態に関するほとんどの研究は、一般的な生物に関するものです。 同じことが環境サンプルの遺伝子分析にも当てはまります。 対照的に、頻度が1パーセント未満の生物のグループは、通常は重要ではなく無視されていると見なされます。 しかし、理解に使用できるのはまさにこれらの少数派です

エコシステムに不可欠であり、結果は明確に示されています。 それらに注意を払わないと、間違った結論にたどり着く可能性があります」と共著者のMarcel Kuypers氏は言います。

また、大きな内部活動の違い

Musatと彼女の同僚が1つの種内の個々の細胞を比較したとき、彼らは2番目の驚きに遭遇しました。 研究者は遺伝的原因を疑っています。 個人差は

おそらく突然変異による進化を通じて進化したゲノムの小さな違いが原因です。 限られた生息地で彼らの担い手に利益を提供する突然変異のみが勝ちます。

イオン衝撃による分析

利用可能な測定は、いわゆるNanoSIMS技術の助けを借りて可能でした。 二次イオン質量分析(SIMS)では、サンプルにイオンが衝突します。 結果の二次粒子は登録され、サンプルの化学組成に関する情報を提供します。 SIMSはマイクロメートル範囲の分解能を達成しますが、NanoSIMSを使用すると、50ナノメートル未満の空間分解能でサンプルの元素および同位体組成の3次元画像を取得できます。受信します。

Nano-SIMSの画像は、個々の細胞とその窒素および炭素の取り込みを示しています。 これがC. okeniiの細胞です。 ニキュリーナ・ムサット

ブレーメンマックスプランクの研究者は、2008年半ばからNanoSIMSを運用しており、この特殊な質量分析計を最適化しています。 したがって、個々の細胞内の選択された標識炭素および窒素化合物の分布を示すことが可能になりました。 同時に、研究者は分子遺伝学的手法を使用して細菌種を特定しています。 この手法は将来の生物学的検査に革命をもたらすでしょう」とMPIワーキンググループのリーダーであるマルセル・カイパーズは言います。

人間社会への移転

研究者の発見はまた、人間社会の機能を思い出させます。イタリアのヴィルコンフレッド・ヴィルフレード・パレートのいわゆるパレート分布は、人口のわずか20%が権力の約80%を生み出していることを示しています。 主な断言は、この経験的な発見をさまざまな経済的および社会学的研究で発見し、現代の管理概念での応用を見い出しました。

(マックスプランク海洋微生物研究所、2008年4月11日-NPO)