Mikroba ramah iklim yang baru ditemukan membantai tanaman mati tanpa melepaskan metana yang memerangkap panas

Mata air panas Tengchong Yunnan di Tiongkok, di mana beberapa Brockarchaeota yang baru dideskripsikan telah dikumpulkan. Kredit: Universitas Jian-Yu Jiao / Sun Yat-Sen

Pohon kehidupan menjadi sedikit lebih besar: tim ilmuwan Amerika dan Cina telah mengidentifikasi kelompok mikroba baru yang hidup dengan tenang di mata air panas, sistem panas bumi, dan sedimen hidrotermal di seluruh dunia. Mikroba tampaknya memainkan peran penting dalam siklus karbon global dengan membantu memecah tanaman yang membusuk tanpa menghasilkan metana, gas rumah kaca.

“Ahli iklim harus mempertimbangkan mikroba baru ini dalam model mereka untuk memahami lebih tepat bagaimana mereka akan berdampak pada perubahan iklim,” kata Brett Baker, asisten profesor di Universitas Texas di Institut Ilmu Kelautan Austin yang memimpin penelitian yang diterbitkan hari ini (23 April). , 2021) di Komunikasi alam.

Kelompok baru, yang oleh para ahli biologi disebut filum, dinamai Brockarchaeota untuk menghormati Thomas Brock, seorang pelopor dalam studi mikroba yang hidup di lingkungan yang ekstrim seperti mata air panas di Taman Nasional Yellowstone. Sayangnya, Brock meninggal pada 4 April. Penelitiannya menghasilkan alat bioteknologi yang kuat yang disebut PCR, yang digunakan, antara lain, dalam pengurutan gen dan COVID-19[feminine des tests.

«La description de ces nouveaux microbes des sources chaudes est un hommage approprié à l’héritage de Tom en microbiologie», a ajouté Baker.

Source chaude tibétaine, où certains des Brockarchaeota nouvellement décrits ont été collectés. Crédit: En-Min Zhou / Université du Yunnan

Jusqu’à présent, les Brockarchaeota n’ont pas été cultivées avec succès dans un laboratoire ni imagées au microscope. Au lieu de cela, ils ont été identifiés en reconstruisant minutieusement leurs génomes à partir de morceaux de matériel génétique recueillis dans des échantillons de sources chaudes en Chine et de sédiments hydrothermaux dans le golfe de Californie. Baker et l’équipe ont utilisé un débit élevé ADN séquençage et approches informatiques innovantes pour reconstituer les génomes des organismes nouvellement décrits. Les scientifiques ont également identifié des gènes qui suggèrent comment ils consomment les nutriments, produisent de l’énergie et génèrent des déchets.

«Quand nous avons regardé dans les bases de données génétiques publiques, nous avons vu qu’ils avaient été collectés partout dans le monde mais décrits comme des ‘micro-organismes non cultivés’», a déclaré Valerie De Anda, première auteur du nouvel article, faisant référence à des spécimens collectés par d’autres chercheurs de hot sources en Afrique du Sud et à Yellowstone dans le Wyoming, et des sédiments lacustres en Indonésie et au Rwanda. «Il y avait des séquences génétiques remontant à des décennies, mais aucune d’entre elles n’était complète. Donc, nous avons reconstruit les premiers génomes de ce phylum et ensuite nous avons réalisé, wow, ils sont partout dans le monde et ont été complètement négligés.

Emplacement des échantillons à partir desquels les génomes de Brockarchaeota (orange) et les séquences génétiques de l’ARNr 16S (bleu) ont été récupérés. La taille du cercle correspond au nombre total de séquences liées à Brockarchaeota dans chaque emplacement. Crédit: Université du Texas à Austin

Les Brockarchaeota font partie d’un groupe de microbes plus vaste et mal étudié appelé archées. Jusqu’à présent, les scientifiques pensaient que les seules archées impliquées dans la décomposition des composés méthylés – c’est-à-dire les plantes en décomposition, le phytoplancton et d’autres matières organiques – étaient celles qui produisaient également le méthane, gaz à effet de serre.

«Ils utilisent un nouveau métabolisme dont nous ne savions pas qu’il existait dans les archées», a déclaré De Anda. «Et cela est très important car les sédiments marins sont le plus grand réservoir de carbone organique sur Terre. Ces archées recyclent le carbone sans produire de méthane. Cela leur donne une position écologique unique dans la nature.

Un phylum est un large groupe d’organismes apparentés. Pour avoir une idée de la taille et de la diversité des phylums, considérez que le phylum Chordata comprend à lui seul des poissons, des amphibiens, des reptiles, des oiseaux, des mammifères et des giclées de mer. Le phylum Arthropoda, qui représente environ 80% de tous les animaux, comprend des insectes, des arachnides (comme les araignées, des scorpions et des tiques) et des crustacés (crabes, homards, crevettes et autres habitants de la mer savoureux).

En juillet 2020, Baker, De Anda et d’autres ont suggéré l’existence possible de plusieurs nouveaux phylums parmi les archées, y compris Brockarchaeota, en un article de synthèse dans Microbiologie de la nature. Cette dernière étude ajoute plus d’une douzaine de nouvelles espèces à Brockarchaeota, décrit leur métabolisme et démontre qu’il s’agit en effet d’un nouveau phylum.

En plus de décomposer la matière organique, ces microbes nouvellement décrits ont d’autres voies métaboliques qui, selon De Anda, pourraient un jour être utiles dans des applications allant de la biotechnologie à l’agriculture en passant par les biocarburants.

Référence: «Brockarchaeota, un nouveau phylum archéologique avec des pistes cyclables uniques et polyvalentes en carbone» par Valerie De Anda, Lin-Xing Chen, Nina Dombrowski, Zheng-Shuang Hua, Hong-Chen Jiang, Jillian F. Banfield, Wen-Jun Li et Brett J.Baker, 23 avril 2021, Communications de la nature.
DOI: 10.1038 / s41467-021-22736-6

Les co-auteurs de l’étude sont Baker et Wen-Jun Li de l’Université Sun Yat-Sen et du Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory (Chine). Les autres auteurs sont Lin-xing Chen et Jillian F. Banfield de la Université de Californie, Berkeley; Nina Dombrowski anciennement dans le laboratoire de Baker à l’UT Austin et maintenant au Royal Netherlands Institute for Sea Research et à l’Université d’Utrecht; Zheng-Shuang Hua de l’Université Sun Yat-Sen (Chine) et du Dartmouth College; et Hong-Chen Jiang de l’Université chinoise des géosciences.

Ce travail a été financé en partie par la US National Science Foundation, le ministère chinois de la Science et de la Technologie et la National Natural Science Foundation of China. Le séquençage a été partiellement réalisé par le US Department of Energy Joint Genome Institute.