I korallrevens ekosystem, mitt i steniga koraller, algerblad och fiskskolor, mikroorganismer är viktiga för återvinning av näringsämnen - omvandla bitar av organiskt material till former av kväve och fosfor, till exempel, som är användbara för fotosyntetiska organismer.

En studie publicerad idag i Naturkommunikation av forskare vid San Diego State University (SDSU), University of Hawai'i i Mānoa, Scripps Institution of Oceanography och andra avslöjade att bakterierna i vattnet som ligger över dussintals korallrev förändrades dramatiskt under natten, och återvände sedan till samma community på dagtid som observerades morgonen innan. Ytterligare, som om dessa samhällen alla hade samma schema, dessa förändringar synkroniserades mellan rev som separerades av hundratals miles.

"Undersökningar av dag-natt-rytmer i revprocesser krävs för att holistiskt förstå mikrobiella aktörers funktionella roller i dessa ekosystem, "sa Linda Wegley Kelly, adjungerad biträdande forskningsprofessor vid SDSU och medledande författare till studien.

Under 2013, ett internationellt team av forskare genomförde en kryssning till Southern Line Islands, en fjärrkedja av ekvatorialöar söder om Hawai'i, för att mäta en serie revprocesser. För att undvika farorna med båtliv och dykning på natten, en autonom provtagare utformades för att samla ett vattenprov strax ovanför korallrevet vid midnatt. Samla prover på detta sätt, forskarna mätte förändringar i vattenkemin och de typer av mikrober som finns jämfört med dagtid på många platser. Teamet använde också genomiska verktyg för att visa hur dessa samhällsförändringar avgör de mikrobiella processerna i rev som skiljer sig dag och natt.

"Tidigare studier av marina mikrober har visat att olika funktionella grupper förändrar sin aktivitet under dagen, men mikrobiella populationer förblir relativt konstanta över dielcykler, "sa Craig Nelson, biträdande professor i oceanografi vid UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology och studera co-lead. "De som studerar rev vet att dessa ekosystem förändras avsevärt från dag till natt, men den här studien avslöjar en tidigare osynlig aspekt av den förändringen:en dramatisk och förutsägbar förändring - inte bara i vad mikrober gör - utan vilka grupper som är vanligast. "

Teamet upptäckte att en grupp mikrober ringde Psychrobacter verkar leda. Förvånande, Psychrobacter kan utgöra 40-70% av det marina mikrobiella samhället under dagen, och är hundra gånger rikligare än under natten. Men vad är det som påverkar Psychrobacter ?

"De förändringar vi observerade i mikrobkompositionen under en dag-natt-cykel innebär att korallrevsmiljöer manipulerar det omgivande havsvattnet-både kemin och mikrobiologin-baserat på den dagliga och nattliga verksamheten i den kollektiva lokala biotan, "sa Kelly." Denna funktion kan modulera antalet mikrober i vattnet, främja cykling av energi genom revmatwebben, eller ge ekosystemet stabiliserande effekter. "

"Detta forskargrupp är bland de första som har tittat på förändringar i de mikrobiella samhällena i korallrev både dag och natt, "säger Dan Thornhill, en programdirektör i National Science Foundation's Division of Ocean Sciences, som finansierade studien. "Dessa forskare fann överraskande och anmärkningsvärda skillnader i mikroorganismer beroende på tid på dygnet. Studien avslöjade också den viktiga roll som nattliga mikrober spelar vid återvinning av näringsämnen på rev."

Med tanke på den uppenbara vikten av Psychrobacter , laget försöker sedan montera sitt genom, isolera bakterien i odling, och vidare undersöka biologin hos denna organism.

Pågående arbete av författarna visar hur revkondition - det vill säga frisk eller stressad, dominans av koraller eller alger - kan förändra antalet och typerna av mikrober i det omgivande havsvattnet. Detta belyser miljökonsekvenserna av att förändra bentiska livsmiljöer för rev; där förlusten av de grundläggande förkalkande organismerna eliminerar processer som påverkar kustvattnen som ger anslutning mellan land och hav.