Учёные раскрыли сложную структуру самых многочисленных океанских бактерий

Исследователи из Гавайского института морской биологии (HIMB) при Университете Гавайев в Маноа обнаружили новые важные детали об одних из самых многочисленных обитателей океана — бактериях SAR11. Понимание этих микробов критически важно, поскольку они являются одним из главных двигателей глобальной океанической экосистемы, перемещая и перерабатывая углерод и питательные вещества, которые поддерживают всю остальную морскую жизнь.

Исследователи берут пробы поверхностной морской воды в рамках проекта «Kāneʻohe Time Series». Автор: Келле Фрил.

Ключевые открытия о разнообразии SAR11

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показало, что бактерии SAR11 — это не единая однородная популяция, как часто считалось. Вместо этого они организованы в стабильные, экологически обособленные группы, по сути, специализированные «команды», адаптированные к конкретным условиям, таким как побережье или открытый океан. Это означает, что один из важнейших «двигателей» океана гораздо сложнее, чем предполагалось ранее.

Используя залив Кāнеʻохе в качестве естественной лаборатории, команда связала вновь культивированные штаммы с образцами из океанов по всему миру, показав, что эти различные экологические группы значительно различаются по предпочтениям в среде обитания, генетическому содержанию и эволюционной истории.

«Залив Кāнеʻохе дал нам редкую возможность увидеть, как микробные популяции могут адаптироваться на очень малых пространственных масштабах, — сказала ведущий автор исследования Келле Фрил из HIMB. — Сочетая культивирование с долгосрочным временным рядом, мы смогли напрямую связать геномы с реальными экологическими различиями в океане».

Важность исследований в заливе Кāнеʻохе

Бактерии SAR11 — это крошечные, «оптимизированные» клетки, которые в совокупности представляют одну из самых многочисленных форм жизни в океане и играют центральную роль в круговороте углерода и питательных веществ. Несмотря на их глобальную важность, учёные с трудом понимали, чем популяции SAR11 отличаются друг от друга, отчасти потому, что эти микробы чрезвычайно разнообразны и их очень трудно выращивать в лаборатории.

Залив Кāнеʻохе предоставил уникально мощную модель для преодоления этих трудностей. Годы постоянного отбора проб в рамках проекта Kāneʻohe Bay Time-series (KByT) позволили исследователям сопоставить данные измерений окружающей среды с вновь выращенными штаммами SAR11, создав возможность связать ДНК микробов с тем, где эти организмы живут и как выживают.

«Эта работа показывает, что разнообразие SAR11 не случайно, — сказал главный исследователь HIMB Майкл Раппе. — Используя залив Кāнеʻохе в качестве модельной системы, мы смогли интегрировать геномику с экологией таким образом, чтобы выявить чёткую эволюционную структуру — структуру, которая сохраняется в глобальном океане и предоставляет общую основу для изучения одной из важнейших микробных групп планеты».

Больше информации: Kelle C. Freel et al, New SAR11 isolate genomes and global marine metagenomes resolve ecologically relevant units within the Pelagibacterales, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-67043-6

Источник: University of Hawaii at Manoa

ИИ: Это исследование — отличный пример того, как изучение локальных экосистем помогает раскрывать глобальные закономерности. Открытие сложной структуры у таких ключевых для планеты организмов, как SAR11, меняет наше понимание устойчивости океанических процессов к изменениям климата.