Gorące źródła dostarczają informacji na temat ewolucji

W biotechnologii mikroorganizmy można wykorzystywać do rozkładania zanieczyszczeń lub wytwarzania różnego rodzaju produktów spożywczych, takich jak jogurt czy pieczywo. Bakterie wytwarzające metan — noszące nazwę metanogenów — wykorzystywane są także w oczyszczalniach ścieków, ale ich skuteczność ograniczana jest przez infekcje wirusowe.

W ramach finansowanego przez UE projektu (MICVIRECOLHOTSPRINGS) badano populacje mikroorganizmów, aby poznać procesy związane z ich różnorodnością i obroną przed wirusami. Badacze zastosowali nowoczesne techniki sekwencjonowania do mikroorganizmów wyizolowanych z gorących źródeł w Parku Narodowym Yellowstone.

Litotroficzne, czyli dosłownie "jedzące skałę", mikroorganizmy żyjące w gorących źródłach czerpią energię z wodoru. Wyizolowano je wraz z wirusami, aby badać interakcje między tymi organizmami. Mikroorganizmy są także interesujące pod względem ewolucyjnym, ponieważ znajdują się blisko korzenia drzewa filogenetycznego.

Eksperymenty przeprowadzono w Obsidian Pool w Parku Yellowstone, gdzie temperatura sięga 58-66°C, a współczynnik pH wynosi 5,5-6,0. Doświadczenia prowadzone na szlamie pozwoliły uczonym na uzyskanie izolatów mikroorganizmów do późniejszych analiz genomicznych.

Sekwencjonowanie DNA mikroorganizmów metanogennych dostarczyło bezcennych wiadomości na temat ich ewolucji i interakcji z innymi gatunkami. Co ciekawe, w genomach mikroorganizmów stwierdzono obecność sekwencji, które wiązane są z obroną przeciwwirusową. Analizy metagenomiczne wirusów żyjących w tym samym środowisku dostarczyły dodatkowych informacji dotyczących ich wpływu na profil genetyczny ich gospodarzy. Wszystkie te dane wskazują na potencjalny wpływ wirusów na zmienność sekwencji genetycznych metanogenów podczas ewolucji.

Wyniki tych badań mogą przyczynić się do znacznego zwiększenia skuteczność zastosowań biotechnologicznych mikroorganizmów wytwarzających metan. Co zaś najważniejsze, dostarczą wiadomości na temat ewolucji i roli interakcji mikroorganizmów w napędzaniu zmian ewolucyjnych.