Szkodliwe zakwity glonów stwarzają wyzwania na całym świecie w zakresie jakości wody i zarządzania ryzykiem zdrowotnym ludzi, dzikich zwierząt i zwierząt domowych. Zespół naukowców z University of Oklahoma prowadzi wysiłki na rzecz lepszego zarządzania mikrocystis zakwity i toksyny poprzez nową taksonomię opartą na genomie.

Profesor biologii z OU Regents, Dave Hambright i członkowie jego Plankton Ecology and Limnology Lab, wraz z profesorem mikrobiologii z OU, Lee Krumholzem, współpracowali nad tym projektem z wykładowcami z University of North Carolina, James Madison University i Auburn University. Efekty ich pracy zostały opublikowane w r Postępy nauki.

Dzięki opracowaniu nowej taksonomii opartej na genomie naukowcy po raz pierwszy będą mogli scharakteryzować nisze ekologiczne mikrocystisw tym wymagania dotyczące składników odżywczych i sezonowość, a ostatecznie kontrolę szkodliwą mikrocystis kwitnie. Zespół opracował markery genetyczne, które pozwolą naukowcom na identyfikację mikrocystis gatunki występujące w systemach wodnych. W swoim artykule naukowcy zidentyfikowali 16 unikalnych gatunków, w tym aż 30 lub więcej, które są genetycznie odrębne, ale nie odpowiadają obecnym gatunkom zdefiniowanym morfologicznie.

„Ta nowa taksonomia oparta na genomie stanowi podstawę dla naukowców do formułowania opartych na nauce programów proaktywnego zarządzania w celu oczyszczenia naszych wód ze szkodliwych mikrocystis kwitnie” – powiedział Hambright. „Nasza lepsza zdolność do identyfikowania i badania gatunków tych alg pomoże nam zmniejszyć ryzyko dla zdrowia, a także zarządzać i chronić nasze coraz bardziej wrażliwe zasoby wodne”.

Zrozumienie mikrocystis ekologia i ewolucja mają fundamentalne znaczenie dla zarządzania jakością jezior i wód, którego celem jest zapobieganie i ograniczanie szkodliwych skutków mikrocystis kwitnie. Podczas gdy tradycyjne mikrocystis taksonomia (klasyfikacja na gatunki) rozpoznaje wiele gatunków, te klasyfikacje są kontrowersyjne, ponieważ opierają się na morfologii, a nie cechach ekologicznych. Ponadto są one sprzeczne ze standardowymi klasyfikacjami opartymi na sekwencji DNA, które sugerują jeden gatunek o złożonej i zmiennej ekologii.

Na podstawie pracy doktorantki biologii UO Katherine Cook, która została opublikowana w 2020 r Limnologia i Oceanografiagrupa postawiła hipotezę mikrocystis i jego mikrobiom były koewolucyjną społecznością uzupełniających się, oddziałujących na siebie gatunków bakterii ( interaktom ), z których każdy jest niezbędny do sukcesu pozostałych. Ich celem było zbadanie składu genetycznego mikrocystis z całego świata, korzystając ze 122 opublikowanych całych genomów i przewidując potencjalne funkcje metaboliczne, które mogą być zapewniane przez bakterie mikrobiomu. Ich artykuł stanowi podstawę tego celu w postaci solidnej klasyfikacji taksonomicznej, w tym relacji ewolucyjnych.

Prace zostały sfinansowane przez Narodową Fundację Nauki. Hambright i Krumholz są głównymi badaczami wraz ze współpracownikami Hansem Paerlem z University of North Carolina, Morganem Steffenem z James Madison University i Alanem Wilsonem z Auburn University. Większość analiz bioinformatycznych w tym artykule została przeprowadzona przez haiyuana Cai z OU, z pomocą doktoranta z OU, Chrisa McLimansa. Dodatkowa analiza danych była wspierana przez adiunkta na OU, Jessicę Beyer.