Mikrober som finns över olika lager i Monosjön i Kalifornien kan överleva genom att använda en mängd olika kolhydrater för energi, enligt en ny studie.

Ny forskning som presenterades förra månaden vid American Geophysical Union Fall Meeting 2019 i San Francisco beskrev bakterier som trivs i den ogästvänliga sjön över en mängd olika näringsförhållanden. Forskare förutspår att dessa bakterier, som uttrycker fler kolhydratutnyttjande gener än sina konkurrenter, lyckas genom att kunna anpassa sig för att använda tillgängliga energikällor. Forskningen hjälper forskare att förstå hur bakterier överlever i extrema miljöer samt hur bakteriesamhällen förändras efter förändringar i näringsnivåer.

Mono Lake är en saltlösk soda -sjö som ligger på den östra kanten av Sierra Nevada, några miles utanför Yosemite National Park. Jämfört med havet, vattnet i sjön har över dubbelt så mycket salt, är 50 gånger så grundläggande, och har 600 gånger så mycket arsenik. Ändå lyckas livet fortfarande frodas under dessa ogästvänliga förhållanden:alger, saltlake räkor, och alkaliflugor kallar alla denna sjö hem. Dessutom, det finns mikrobiella samhällen gömda i vattendjupet.

Till och med främmande miljöförhållanden uppstod under de senaste åren på grund av kraftiga snöfall och ett stort tillflöde av sötvatten till Mono Lake. Eftersom vattnet i sjön är så salt, sötvattnet bildar ett distinkt lager ovanpå.

"Det är precis som olja och vatten, "sa John Tracey, en forskare vid Princeton University som presenterade arbetet. Detta fenomen, där distinkta vattenlager bildas i sjöar, är känd som meromixis. Ända tills nu, forskare har inte vetat hur meromixis påverkar mikrobiella samhällen i Mono Lake.

"Syre från atmosfären kan inte röras ut i sjön genom vind, "Sa Tracey." Ytan är syresatt men längst ner på sjön, så långt vår sensor säger till oss, det finns inget syre. "Det finns också skillnader i nivåerna av andra upplösta näringsämnen.

I den nya studien, forskare ville utforska de olika typerna av mikrober som befolkar dessa olika lager av Mono Lake. De samlade vattenprover från olika djup och extraherade DNA från allt som flyter runt i varje prov. De använde sedan nästa generations DNA-sekvensering och datoralgoritmer för att montera genomerna för bakterierna som finns i sjön-för att få "både vem som är där och vilka ämnesomsättningar de gör, "Sa Tracey.

Forskarna analyserade också prover från olika år för att undersöka om mikrobiella samhällen förändrades före och efter att meromix inträffade.

De identifierade olika "papperskorgar, "grupper av besläktade bakterier som kan överensstämma med en enda mikrobiell art-forskarna kan ännu inte skilja på om en soptunna motsvarar en art eller flera mycket besläktade arter. Men även utan att kunna identifiera bakterier efter art, de hittade något överraskande.

"En av de första sakerna som utmärkte sig är denna ordning, Nitriliruptorales, finns det alla djup och alla gånger vid riktigt högt överflöd, "Sade Tracey. Ordningen Nitriliruptorales beskrevs för första gången 2009 från bakteriestammar isolerade från läsksjöar och läskjordar. Forskarna identifierade nio Nitriliruptorales -kärl och hittade en grupp som dominerade alla andra. Dessa mikrober trivdes på alla djup, även när Mono Lake hade distinkta vattenlager med olika nivåer av syre och andra näringsämnen.

Forskarna tittade närmare på generna som uttrycks av de olika mikrobiella grupperna och fann att den dominerande gruppen hade fler gener för att smälta kolhydrater än andra grupper. De misstänker att dessa dominerande bakterier kan använda fler typer av kolhydrater än sina konkurrenter och är flexibla inför olika näringsförhållanden, vilket kan hjälpa dem att trivas i de hårda förhållandena i sjön.

Detta arbete bidrar till det som är känt om Mono Lake, sa Maggie C.Y. Lau, en mikrobiolog vid Institute of Deep-Sea Science and Engineering vid Chinese Academy of Sciences som inte var inblandad i forskningen. Det finns fortfarande mer att hämta från sekvenseringsdata, tillade hon.

"Att ha metagenomisk data i kombination med geokemidata hjälper oss verkligen att förstå hela ekosystemet, " Hon sa.

Denna berättelse publiceras på nytt med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av bloggar om jord- och rymdvetenskap, värd av American Geophysical Union. Läs den ursprungliga historien här.