마이크로버스의 상세한 지도: 미생물 틈새 - ScienceDaily

온천, 인간의 창자 또는 심해에 있든 간에 미생물은 지구상의 거의 모든 곳에 서식하며 때로는 극한 상황에서도 서식합니다. 이러한 유기체가 그러한 생태적 틈새의 특정 환경 조건에 어떻게 적응했는지에 따라 생태학자는 이들을 “일반주의자” 또는 “전문가”로 분류합니다. 제너럴리스트는 다양한 환경 조건에 대처할 수 있지만 스페셜리스트는 매우 특정한 상황에서만 성장합니다.

Bas E. Dutilh 교수는 “이러한 다양한 미생물 전략 연구의 핵심 질문은 우선 미생물의 생태적 틈새를 정의하는 방법”이라고 말했습니다. 지금까지 이것은 주로 주관적인 환경 매개변수를 기반으로 수행되어 틈새에 대한 편향되지 않은 정량화를 거의 허용하지 않습니다. 따라서 Jena 대학의 Cluster of Excellence “Balance of the Microverse”의 생물정보학자는 Utrecht 대학의 연구원들과 함께 미생물 틈새를 설명하기 위해 새로운 데이터 기반 방법을 사용했습니다. 외부 서식지 조건이 아닌 결정적인 환경 요인으로 간주됩니다. 이것은 미생물 군집이 환경에 빠르게 적응하기 때문에 작동하므로 미생물의 구성은 모든 환경 요인의 합을 반영합니다.

제너럴리스트가 지배하는 대부분의 미생물 서식지

연구를 위해 연구원들은 전 세계의 다양한 미생물 샘플에서 수천 개의 metagenomic 데이터 세트를 분석하고 정량화했습니다. “우리는 대부분의 서식지에서 제너럴리스트가 지배적이라는 것을 발견했습니다.”라고 Dutilh는 말합니다. 연구원들은 처음에 이러한 발견에 놀랐습니다. 그들은 특정 조건에 더 잘 적응하기 때문에 지역 틈새 시장에서 전문가가 우세할 것이라고 가정했기 때문입니다. 그러나 그들은 경쟁하는 제너럴리스트들이 훨씬 더 빨리 성장할 수 있고 따라서 틈새 시장에서 지배력을 얻을 수 있다는 것을 발견했습니다. “그래도 제너럴리스트에게는 뺑소니입니다. 성공하거나 그렇지 않거나 둘 중 하나입니다. 이로 인해 존재 여부가 상당히 다양해집니다. 전문가는 비록 풍부하지는 않지만 틈새 시장에서 더 안정적입니다.”

그리고 연구원들이 예상하지 못한 또 다른 결과가 있었습니다. 제너럴리스트의 게놈은 특별히 크지 않았습니다. Dutilh는 “대사 유연성이 일반적으로 더 큰 게놈을 필요로 한다고 생각되었기 때문에 이것은 이전에 가정되었습니다.”라고 보고합니다. 그러나 밝혀진 바와 같이 틈새 범위와 게놈 크기 사이의 상관관계는 더 복잡합니다. “우리는 두 가지 대조적인 진화 전략을 발견했습니다. 동물 관련 미생물 군집과 같이 상대적으로 지역 생물 다양성이 낮은 서식지에서 전문가는 상대적으로 작은 게놈을 가지고 있습니다. 토양과 같이 생물 다양성이 높은 서식지에서 전문가의 게놈은 훨씬 더 큽니다.”

제너럴리스트의 게놈은 전문가의 게놈보다 더 가변적이며 진화 과정에서 유전자가 왔다 갔다 합니다. 이를 통해 수평적 유전자 전달을 통해 다른 유기체의 유전 정보를 통합할 수 있으므로 지역 적소에 빠르게 적응할 수 있습니다. Dutilh에 따르면 “우리는 또한 일반의 게놈에서 수평적 유전자 전달과 관련된 특정 기능을 볼 수 있습니다.” 전문가와 관련된 기능은 훨씬 더 다양하며 종종 매우 특정한 대사 과정과 관련됩니다. 전문가의 게놈은 제너럴리스트의 게놈과 달리 진화적으로 안정적입니다.

“결론적으로, 우리의 분석은 미생물 생명 나무 전체에 걸쳐 미생물 틈새 범위 전략에 새롭고 예상치 못한 빛을 비춰줍니다.”라고 Bas E. Dutilh는 확신합니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/04/230404114309.htm