Un informe de la Academia Americana de Microbiología microbiana marina DIVERSIDAD: LA CLAVE DE LA TIERRA HABITABILIDAD

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Este informe se basa en un coloquio, patrocinado por la Academia Americana de Microbiología, celebrado 08 al 10 abril 2005, en San Francisco, California.

La Academia Americana de Microbiología es la dirección del grupo honorífico de la American Society for Microbiology. La misión de la Academia Americana de Microbiología es reconocer la excelencia científica y fomentar el conocimiento y la comprensión en las ciencias microbiológicas. La Academia se esfuerza por incluir a los científicos subrepresentadas en todas sus actividades.

La Academia Americana de Microbiología está muy agradecida por el generoso apoyo de la Fundación Gordon y Betty Moore.

Las opiniones expresadas en este informe son exclusivas de los participantes en el coloquio y no reflejan necesariamente el posiciones oficiales de nuestros patrocinadores o la Sociedad Americana de MicrobiologíaDIVERSIDAD:.

Un informe de la Academia Americana de Microbiología microbiana marina LA CLAVE DE LA TIERRA HABITABILIDAD

JENNIE HUNTER-Cevera, DAVID KARL Y FELIZ BUCKLEY

JUNTA DE GOBIERNO, ACADEMIA AMERICANA DE MICROBIOLOGIA

R. John Collier, Ph.D. (Presidente) Harvard University Medical School

Kenneth I. Berns, MD, Ph.D. Universidad de Florida Genetics Institute

Arnold L. Demain, Ph.D. Universidad de Drew

E. Peter Greenberg, Ph.D. Universidad de Washington

Carol A. Gross, Ph.D. Universidad de California, San Francisco

J. Michael Miller, Ph.D. Centros para el Control y Prevención de Enfermedades

Stephen A. Morse, Ph.D. Centros para el Control y Prevención de Enfermedades

Harriet L. Robinson, Ph.D. Emory Universidad

George F. Sprague, Jr., Ph.D. Universidad de Oregon

David A. Stahl, Ph.D. Universidad de Washington

Judy A. Wall, Ph.D. Universidad de Missouri-Columbia

COLOQUIO DEL COMITÉ DIRECTIVO

Jennie Hunter-Cevera, Ph.D. (Co-Presidente) de la Universidad de Maryland Biotechnology Institute

David Karl, Ph.D. (Co-Presidente) de la Universidad de Hawaii, Honolulu

Russell Hill, Ph.D. Centro de Biotecnología Marina de la Universidad de Maryland Biotechnology Institute

Edward Ruby, Ph.D. Universidad de Wisconsin-Madison

James Staley, Ph.D. Universidad de Washington

Naomi Ward, Ph.D. El Instituto de Investigación Genómica

Carol Colgan, Director de la Academia Americana de Microbiología

COLOQUIO PARTICIPANTES

Douglas Bartlett, Ph.D. Universidad de California, San Diego

Craig Carlson, Ph.D. Universidad de California, Santa Barbara

Colleen Cavanaugh, Ph.D. Harvard University

Feng Chen, Ph.D. Centro de Biotecnología Marina de la Universidad de Maryland Biotechnology Institute

Sallie Chisholm, Ph.D. Instituto Tecnológico de Massachusetts

Edward DeLong, Ph.D. Massachusetts Institute of Technology

Paul Falkowski, Ph.D. Instituto de Ciencias Marinas y Costeras Rutgers University

Chris Francis, Ph.D. La Universidad de Stanford

Jed Fuhrman, Ph.D. Universidad del Sur de California

Margo Haygood, Ph.D. Scripps Institute of Oceanography

John Heidelberg, Ph.D. El Instituto de Investigación Genómica

Russell Hill, Ph.D. Centro de Biotecnología Marina de la Universidad de Maryland Biotechnology Institute

Jennie Hunter-Cevera, Ph.D. Universidad de Maryland Biotechnology Institute

David Karl, Ph.D. Universidad de Hawaii-Honolulu

Nancy Knowlton, Ph.D. Scripps Institute of Oceanography

Mary Ann Moran, Ph.D. Universidad de Georgia

L. Nicholas Ornston, Ph.D. Universidad Yale

Michael Rappe, Ph.D. Hawaii Instituto de Biología Marina de la Universidad de Hawaii

Margaret Riley, Ph.D. Universidad de Massachusetts-Amherst

Bosque Rohwer, Ph.D. San Diego State University

Eugene Rosenberg, Ph.D. Universidad de Tel Aviv, Israel

Edward Ruby, Ph.D. Universidad de Wisconsin-Madison

Garriet Smith, Ph.D. Universidad de Carolina del Sur

Aiken-MitchellSOGIN, Ph.D. Marine Biological Laboratories Woods Hole, Massachusetts

James Staley, Ph.D. Universidad de Washington

Curtis Suttle, Ph.D. Universidad de Columbia Británica, Canadá

Naomi Ward, Ph.D. El Instituto de Investigación Genómica

John Waterbury, Ph.D. Madera Hole Oceanographic Instituto

Jonathan Zehr, Ph.D. Universidad de California, Santa Cruz

PATROCINADOR OBSERVADOR

Lita Proctor, Ph.D. Microbiología Marina Iniciativa The Gordon y Betty Moore, la Fundación

RESUMENEJECUTIVO

>> LA ACADEMIA AMERICANA DE MICROBIOLOGIA

CON-convocóun coloquio 8 al 10 04 2005, EN SAN FRANCISCO,

CALIFORNIA, para centrarse en la diversidad microbiana marina.

Fisiología microbiana, ecología, genética, oceanografía -

PHY, INVERTEBRADOS BIOLOGÍA, y virología EXPERTOS

discutidola importancia de los microorganismos marinos a

la vida en este planeta, la biogeografía de

dichos organismos,sus papeles en relaciones simbióticas

y patogenia,SUS capacidades metabólicas, sus

impactos sobre los seres humanos y los objetivos DE INVESTIGACIÓN,

formación,y educación en microbiología marina.

microbios marinos son especialmente importantes para la vida tal como la conocemos. Puesto que la vida probablemente comenzó en los océanos, marinos microorganismos son los descendientes vivos más cercanos de las formas originales de la vida. También son importantes pilares de la biosfera. Sus metabolismos únicos permiten a los microbios marinos para llevar a cabo muchos pasos de los ciclos biogeoquímicos que otros organismos no pueden terminar. El buen funcionamiento de estos ciclos es necesario para que la vida continúe en la tierra.

Microorganismos marinos tempranos también ayudaron a crear las condiciones en las que la vida posterior desarrollado. Hace más de dos millones de años, la generación de oxígeno por microorganismos marinos fotosintéticos ayudó a dar forma al ambiente químico en el que las plantas, los animales y todas las demás formas de vida han evolucionado.

Una gran parte de la investigación sobre la biogeografía de los microorganismos marinos se ha llevado a cabo, pero se necesitan muchas incógnitas por-sist y más trabajo para esclarecer y comprender su complejidad. Ahora se sabe que los microorganismos viven en todos los rincones de los océanos. Sus hábitats son diversos e incluyen aguas abiertas, los sedimentos, los cuerpos de marina macro y microorganismos, los estuarios y las fuentes hidrotermales. Mediante el estudio de estos hábitats, los científicos han desarrollado una capacidad limitada para predecir la composición de las comunidades microbianas marinas.

También se ha encontrado que algunos microbios marinos tienen distribuciones más cosmopolitas que otros. El trabajo reciente ha encontrado que la mayoría de los principios ecológicos que se aplican a mayor órgano-ismos también se pueden aplicar a los microorganismos, incluyendo microbios marinos, pero hay excepciones. Casi todos los parámetros ecophysiologi-cal en los océanos se cree que tienen un impacto en la diversidad de las comunidades microbianascategorías:.

La mayoría de las interacciones de los microorganismos marinos directos tienen con organismos más grandes caen en una de dos Simbiosis o patogénesis. Simbiosis microbianas beneficiosas han permitido a muchas especies de invertebrados para tomar ventaja de los hábitats que de otra forma no podrían obtener. Invertebrados en estas relaciones también pueden disfrutar de los beneficios de los compuestos bioactivos microbios pueden producir para evitar la contaminación biológica o para protegerse de los depredadores. Los virus marinos se encuentran en sorprendentemente altos números en agua de mar, pero es probable que estas poblaciones están en equilibrio con sus poblaciones de acogida.

La diversidad metabólica de los microorganismos marinos permite a asumir muchos papeles en los ciclos biogeoquímicos que otros organismos no pueden completarse. Microbios marinos también son capaces de adaptarse a los muchos ambientes extremos en los océanos. Como seres humanos siguen alterando el medio ambiente, el cambio climático tendrá un impacto inevitable comunidades microbianas marinas y los ciclos biogeoquímicos en los que participan, pero la naturaleza exacta de estos impactos no se pueden predecir todavía. La salud humana depende de una serie de equilibrios crítico que corredor de microorganismos marinos, incluido el equilibrio entre los virus y sus anfitriones en los océanos, los saldos que mantienen las floraciones de algas nocivas en jaque, los procesos que controlan la concentración de nutrientes en las aguas marinas, y otros.

La capacidades metabólicas de los microbios marinos se pueden poner a trabajar en cualquier número de

aplicaciones de la biotecnología, incluyendo la fabricación de productos industriales y de producción de energía. Microbios marinos son fuentes de nuevos compuestos bioactivos que pueden tener aplicación como productos farmacéuticos. También existen potenciales aplicaciones de los microorganismos marinos en la mejora de la degradación del medio ambiente.

Enfoques innovadores en la investigación, la educación y la formación son fundamentales para mover el campo de la microbiología marina hacia adelante. La investigación moderna en este campo debe abarcar las nuevas herramientas de la genómica y metagenómica, pero no a la exclusión de otros métodos de descubrimiento. Educación y formación en microbiología marina tiene que ser multidisciplinaria. Se debería alentar campos inmediatos de enfoquemicrobiana.:'Disposicionesque exponen a los estudiantes de postgrado y científicos postdoc-torales a los laboratorios que funcionan fuera de los estu-diantes

MARINA diversidad LA CLAVE DE LA TIERRA HABITABILIDAD 1

INTRODUCCIÓN: MARINEMICROBESANDEART H SHABITABILITY

>> MICROBIANOS RESIDENTES Los océanos del mundo han

ayudadoa hacer LA BIOSFERA La bulliciosa,

lugarpróspero que es hoy. Además, dada QUE LA VIDA EN ESTE PLANETA

MÁS PROBABLE COMENZÓ EN AGUA, microbios marinos que

hayansido las primeras formas de vida en la Tierra y,

por lo tanto, los progenitores de todos los seres vivos, una

distinciónque pone microorganismos marinos EN UNADOMINANTE

POSICIÓNEN LA SAGA DE EVOLUCIÓN.

Durante millones de años después de la aparición de las primeras formas de vida, la vida microbiana en los océanos influenciado la química del planeta, alterando el equilibrio químico de los océanos y la atmósfera y se establecen

gradientes de agentes oxidantes (electrones scav-enging) y agentes reductores (fuentes de electrones). Los primeros microbios introducidos oxígeno molecular en la atmósfera, un logro que sentó las bases para la evolución

de las

plantas,animales y seres humanos.

Estos cambios inducidos por el microbio introdujeron una nueva era de la química en la tierra-que se basa principalmente en la química redox, la shuttling de electrones de una molécula a otra. Química redox es ahora la

base del balanceada biogeochemi-cal y los ciclos climatológicos que

sustentan la vida en este planeta.

Microbios marinos también llevar a cabo muchos de los pasos de estos ciclos biogeoquímicos, por lo que los caballos de batalla de la biosfera. Los propietarios de una cartera diversa de posibles activi-dades, los microbios

marinos proporcionan la mayor parte de las capacidades metabólicas del planeta que mantienen ciclos elementales en marcha. Las tasas metabólicas de las comunidades microbianas marinas también son altos. Aunque los

organismos terrestres comprenden la gran mayoría de la biomasa en el planeta (3200 gigatoneladas o más, es decir, 1,015 gramos),

plancton marino (que pesan alrededor de 0,4 gigatoneladas) llevar a cabo 45% de la respiración total de oxígeno en la tierra

La.océano está lleno de microorganismos que habitan allí de forma permanente y otros microbios que se han llevado allí desde los ambientes terrestres. En la investigación sobre los microbios marinos, a menudo es necesario para llegar a una definición de lo que es, exactamente, un microorganismo marino es. Cualquiera de un número de definiciones se puede utilizar. Una definición simple dice microbios marinos son sólo eso: los microorganismos encontrados en los sistemas marinos. Sin embargo, esta descripción no excluye organis-mos que se lavan en los océanos de la tierra y no son adecuados para el crecimiento en el medio marino.

Una definición operativa de los microbios marinos los describe como especies que pueden crecer y reproducirse en el hábitat marino. La posibilidad de que el crecimiento se puede determinar usando experimentos de alimentación de isótopos, en el que los organismos en cuestión se supervisan para el crecimiento en una dieta de nutrientes como las que se encuentran en el hábitat marino. El problema con esta definición es que lo contrario no puede ser cierto, la falta de crecimiento no necesariamente indica que un microorganismo no es un factor para el ecosistema. Un microbio latente que se encuentra en el agua de mar puede estar esperando el momento oportuno hasta que las condiciones son las adecuadas para su crecimiento. Una definición fisiológica identifica microbios marinos como adaptaciones pos-luar específicos para el medio marino. En esta descripción, los microorganismos marinos tienen adaptaciones fisiológicas precisas o incluso los requisitos para el sodio.

En algunos casos, la distinción entre los verdaderos habitantes de los océanos y los organismos que se lavan en el de la tierra es importante. A veces, los organismos exóticos (o incluso organismos que mueran una sola vez expuestos al medio marino) pueden jugar un papel en la ecología de los océanos.

Independientemente de la definición preferida, los microbios marinos ocupan un lugar de singular importancia en la biosfera. Ellos eran la forma original de la vida en la tierra y hoy microorganismos marinos son un apoyo principal de los ciclos biogeoquímicos que siguen haciendo posible la vida. Una gran cantidad de investigación se ha llevado a

cabo para elucidar la biogeografía y el metabolismo de estos organismos, pero muchas incógnitas persistir. Más supremo en esta lista de preguntas es qué efectos tienen los cambios inducidos por el hombre tendrán los microbios marinos realizar servicios para el planeta. La investigación sobre microbiología marina debe continuar o acelerar el fin de resolver estos problemas.

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BIOGEOGRAPHYANDHABITA TSCALE

>> CLARAMENTE, microorganismos marinos son fundamentales

para habitabilidad de la Tierra, tanto pasadas como presentes.

TABLA 1 >> EJEMPLOS DE CÓMO EL MEDIO MARINO puede dividirse en diferentes Lamentablemente, en los comienzos hábitats MENORES DE

alosMICROBIANOS

SOPORTEMuchos de los detalles acerca de lo que sus Hábitats

Hábitats Criterio

SON COMO, cómo se estructuran ysus

la presencia de otros

cambian con el tiempocomunidadesy cómo se distribuyen.

organismos

HABITAT microbiana marina microbios marinos siguen teniendo una profunda influencia sobre la biosfera, pero donde, precisamente, son los microbios marinos que se encuentran? ¿Cuáles son sus diversos hábitats gusta? ¿Cómo se forma aséptica degustar los hábitats? Estas preguntas pueden ser contestadas en un número de maneras, en función del nivel de la resolu-ción que es de interés (ver Tabla 1). El medio marino se produce en muchas escalas, y hay muchos niveles de nicho entre los que se acercan a una descripción de los hábitats. Por ejemplo, una de microbios flotando en el medio del Océano Pacífico podría ser descrito como "vida libre", pero esto no es más o menos precisos que los descriptores "pelágicos" (que significa "aguas abiertas", no sedimentos) o "en el giro del Pacífico Central.

"Talvez el factor más importante en la definición de hábitats microbianos marinos es la distancia a la que estos organismos interactúan con su entorno. Los atributos del hábitat que son evidentes a simple vista son por lo general menos importante para un microbio marino de los hechos microscópicas y submicroscópicas, incluyendo las concentraciones de nutrientes, la presencia de geles y partículas, las concentraciones de metal, los niveles de luz, pH, exposición a rayos ultravioleta y solares flujo, temperatura, saturación de oxígeno, y redox. Por lo tanto, la escala en la que los hábitats microbianos marinos son más relevante es muy pequeña, pero la definición de los límites de estos hábitats es difícil de lograr en un experimento controlado de laboratorio y es aún más difícil de definir para una célula microbiana incrustado en el medio ambiente.

hábitats microbianos en los océanos se ven influidos por una serie casi innumerable de fuerzas y factores, incluyendo la salinidad, las corrientes, los insumos terrestres y climáticos. La salinidad es relativamente constante en el océano abierto, pero es menos estable en las zonas costeras. Océano y las corrientes del fondo marino se ha demostrado que se comportan de manera distinta lo que se pensaba, lo que afecta en gran medida nuestra comprensión de los procesos de transporte en el mar profundo. Insumos terrestres generan gradientes de nutrientes, contaminantes y otras sustancias que afectan a los hábitats. Los efectos climáticos representan la mayor escala de influencia en los hábitats microbianos. Temperatura, precipitación y viento (incluidos los arrastrados por el viento

simbiótica Biofilmde vida libre

proximidadde la superficie del océano o sedimentos

eufótica (0-150 m) Mesopelagic (150-1000 m) Bathopelagic (> 1000 m) Benthos (sedimentos)

Concentración de nutrientes y requiere crecimiento sustratos

Oligotrófico MesotróficoEutrófico)

partículas puede comunidades cada impacto marinos en un número de maneras.

Es importante destacar que los microbios marinos a sí mismos ejercen influencia en sus hábitats mediante el consumo, la producción y secuestrar una gran variedad de compuestos. Por lo tanto, en los océanos, los gradientes de materiales importantes para la micro y macroorganismos igual están a menudo controladas por los procesos llevados a cabo por los microbios.

En el medio marino y en otras partes, las interfaces suelen ser focos de actividad de la diversidad y la biológica. Hábitats microbianos marinos en las interfaces incluyen el aire, el agua-sedimento agua, hielo de agua, y el anfitrión

macroorganismo agua interfaces. La escala submilimétrica de la variabilidad física y química en estos hábitats supone un grave problema para el estudio de los hábitats inter-cara en detalle.

CAMBIA CON EL TIEMPO hábitats microbianos cambiar con el tiempo muchos escalas-diel (todos los días), estacional, decadal, y mayores. Muchos de los cambios inducidos por las actividades humanas pueden afectar las comunidades microbianas marinas y, a su vez, puede afectar a las maneras por las cuales las comunidades modulan el medio ambiente y el clima. Cambios temporales en los hábitats microbianos marinos pueden ser ilustrado mediante la descripción de tres hábitats diferentes: el giro del Pacífico central, la bahía de Chesapeake, y los respiraderos hidrotermales. El giro del Pacífico central es un hábitat de alta mar que cambia de forma diel, pero también ha expuesto los cambios en las últimas décadas como

la diversidad microbiana marina:LA CLAVE PARA LA TIERRA HABITABILIDAD 3

ocurrenturnos entre la dominación comunidad por diatomeas y picoplancton. La bahía de Chesapeake exposiciones Diel cambios, cambios estacionales marcados, cambios profundos decenales en el último par de siglos como las

actividades humanas han dejado su huella. Las fuentes hidrotermales presentan ambos periodos cortos y largos de fluctuación, cambiando en el transcurso de minutos, horas, y décadas. Esta variabilidad crea una Ephemer-al y el hábitat impredecible para los microorganismos.

En los próximos años, si las tendencias observadas en las emisiones de gases de efecto invernadero continúan, se espera que el aumento de las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera como resultado una disminución de pH de 0,3 en el de un pequeño número de los océanos que significa grandes cambios. Esta sería una transformación totalmente radical del hábitat marino para los microorganismos y macroorganismos por igual. Como ejemplo, un cambio de pH similar en la acidez de la sangre humana daría lugar a acidosis y una muerte dolorosa.

INTERACCIONES ENTRE habitantes de los sedimentos planctónicos y MARINOS comunidades microbianas en general, los microbios marinos en y cerca de los sedimentos interactúan y reductores de intercepción de difusión de los sedimentos a continuación y oxidantes se difunden desde la columna de agua por encima. Por el contrario, los microbios planctónicos interceptar compuestos de carbono de las actividades fotosintéticas cerca de la superficie del océano y controlar el flujo descendente de nutrientes a los sedimentos. Las conexiones entre entornos subterráneos y planctónicas son probablemente mayor en las zonas donde el fondo del mar se está extendiendo. Sin embargo, los detalles de las interacciones entre las comunidades microbianas de sedimentos marinos y las comunidades en la columna de agua no se conocen-una clara brecha en el conocimiento actual.

SEDIMENTOS MARINOS, biofilms, y vida temprana En cierto modo, las circunstancias físicas y químicas de los sedimentos marinos se cree que reflejan las que nutre lo existe allí hoy pods inicios de la vida en este planeta. El estudio de sedimentos marinos y la vida que ría dar una idea de la vida temprana:

>> acoplamiento Redox puede haber sido importante para el fomento de la formación de las moléculas orgánicas que propagan la vida temprana. Los sedimentos marinos albergan marcada estratificación de los potenciales redox que permiten amplio acoplamiento redox.

>> Metano pudo haber sido uno de los pilares de la vida temprana, y hay numerosas áreas del fondo del océano donde el metano se filtra por el subsuelo profundo.

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>> El calor y la presión podrían haber facilitado la formación de moléculas biológicas tempranos, incluyendo aminoácidos. Estas condiciones existen en algunas partes del fondo marino que combinan alta profundidad con la comunicación con el núcleo caliente de la tierra.

>> Dado el papel crucial de hierro en el funcionamiento de muchas enzimas, se piensa que el hierro que ha sido abundante en los sistemas enzimáticos primero evolucionaron. Los sedimentos marinos son ambientes ricos en hierro usualmente.

>> Antes de los albores de la fotosíntesis oxigénica, la atmósfera de la Tierra era anaeróbico, una condición refleja en los sedimentos marinos del subsuelo.

Se puede argumentar que los tapetes microbianos de poca profundidad y biofilms son los más adecuados sistemas para modelar la vida temprana, como la gran diversidad metabólica y la separación espacial de metabolismo lisms de estos acuerdos reflejan estrechamente fosilizados ejemplos de comunidades microbianas iniciales. Las comunidades microbianas que habitan en los sedimentos marinos se pueden interpretar como biofilm o comunidades estera, dado que estas comunidades viven en las superficies de las partículas de sedimento (como biofilms) y pueden formar acumulaciones de células que interactúan (como tapetes microbianos).

COMPOSICIÓN DE LA POBLACIÓN Aunque intuitivamente aparente , puede ser difícil llegar a un acuerdo sobre la definición técnica precisa de una comunidad microbiana. Se conviene en gran medida que las comunidades microbianas son grupos de microorganismos que interactúan y, juntos, lograr más que esos mismos organismos harían por separado. Las comunidades también están influenciados por factores comunes y / o por la otra. Sin embargo, la cuestión de si la interdependencia química, una forma de interacción, se requiere entre los miembros de una comunidad es más controvertido. Un continuo de interacciones, desde obliga a un mínimo, se cree que existe entre los miembros de comunidades microbianas; estricta interdependencia no es necesariamente un requisito para la designación de las comunidades microbianas, en la que los miembros interactúan, son distintos de ensamble microbiana "comunidad." -. blages, en la que los miembros simplemente coexisten

predecir la composición de las comunidades microbianas MARINOS Las condiciones físicas y químicas particulares de un determinado hábitat marino, incluyendo la disponibilidad de recursos, seleccione los grupos dis-bien diferenciadas de los microorganismos, y hay un cierto grado de previsibilidad en el carácter de la comunidad resultante.

y el establecimiento de nuevas especies en esa comunidad. Si la historia de una comunidad determina su composición, sería muy difícil predecir la estructura de la comunidad de características transitorias como el estado

de los nutrientes y la temperatura.

Ciertas asociaciones estrechas, como la que existe entre la bacteriuria um Vibrio angulara y el alga Ulva, puede permitir a los investigadores a utilizar la presencia de una especie a predecir la presencia de una especie asociadas. Estudios recientes han demostrado Ulva PROPAG-dulos no establecerá a sí mismos en una superficie en ausencia de señales químicas a partir de su pareja biopelícula, V. angulara. Por lo tanto, si se detecta Ulva en un biofilm, se puede suponer que el V. angulara, también, está presente.

En la búsqueda de predecir mejor la estructura de microbiana marina comunidades, hay una necesidad de saber más acerca de los posibles especie clave- organismos que pueden estar presentes en números bajos o altos, pero realizar funciones indispensables para lacomunitaria.

distribuciónmicrobiana en el OCEANS la cuestión de si las especies de microbios marinos son o cosmopolita, o son más provincial y limitadas a ciertas áreas geográficas, fue planteado hace décadas. La pregunta perdura hoy en día debido al efecto que tenga en la conservación de la bio-diversidad. Si los microbios marinos no son cosmopolitas, entonces qué la comunidad científica internacional tiene que actuar para preservar la diversidad microbiana albergado en hábitats en peligro de extinción?

La evidencia actual indica que la mayoría de los microbios marinos no son cosmopolitas, pero, en cambio, se limita a los tipos de hábitats específicos o ubicaciones geográficas . Sin embargo, hay algunos ejemplos de organismos verdaderamente cosmopolitas, incluyendo el grupo de marinos de aguas profundas que las arqueas. Dado que las tecnologías nuevas y de mayor resolución que se disponga, la investigación adicional puede mostrar otros microorganismos para ser más extendida de lo que se pensaba.

Microbios marinos de vida libre pueden ser más cosmopolita que simbiontes, microbios biofilm asociadas y otros. La extinción es una posibilidad real para los microbios simbióticos, ya que dependen de la supervivencia de su anfitrión y muchos, están en peligro de extinción de muchas especies de macroorganismos marinos.

Cartografía de las especies microbianas en la variabilidad físico y químico de los hábitats marinos es cada vez más fea- ble en ciertos hábitats y con ciertas especies bien descritos. Por ejemplo, las distribuciones generales de los dos géneros tablón-tónicas, Synechococcus y Prochlorococcus, son bien entendidas información que puede ser extrapolable a las comunidades planctónicas desconocidos. La presencia de ciertos grupos funcionales en términos generales definidos, tales como fijadores de nitrógeno o microbios productores de carbonato de calcio, también se puede predecir.

Comunidades microbianas más marinos aún no se describen totalmente, sin embargo, por lo que es difícil, si no imposible, predecir la composición a nivel de las especies de microbios marinos comunidad. Por lo tanto, a menudo es posible predecir las funciones en lugar de una comunidad microbiana marina dado, pero rara vez es posible predecir los géneros o especies presentes.

La escala y el nivel de resolución de la investigación en una comunidad microbiana marina son factores importantes en la previsibilidad. Las comunidades pueden ser impredecibles en pequeña escala (1 metro), pero predecible en escalas más grandes (kilómetros). El nivel de resolución a menudo determina los resultados de un estudio sobre la diversidad comunidad. Profundo, muestreo exhaustivo puede revelar mucho mayor diversidad y complejidad que el muestreo superficial. La previsibilidad de las comunidades microbianas marinas que se basa en 16S rRNA genes no puede ser corroborado por seguir trabajando en la secuencia del genoma. Secuencias del genoma generalmente revelan mucho mayor y, actualmente, la diversidad impredecible.

El concepto bioma puede ser útil en la predicción de la composición de las comunidades microbianas. Por esta razón, se evalúan las entradas de energía en un ecosistema, y el papel que juega la energía en la definición de los atributos de la comunidad microbiana se examina.

Alternativamente, una comunidad microbiana puede ser estructurada por una historia evolutiva que impide la propagación de dicha comunidad en los nuevos ambientes o, por el contrario, evita la entrada

microbiana marina DIVERSIDAD: LA CLAVE PARA habitabilidad de la Tierra 5

Es fundamental tener en cuenta que el número de representantes de un grupo determinado no está necesariamente vinculada a la importancia de ese grupo en el funcionamiento de la comunidad. Común organis-mos no puede jugar

un papel fundamental en la dinámica de una determinada comunidad a pesar de sus números, y los organismos que sólo reunir 0,1% de prevalencia, como fijadores de nitrógeno, puede ser de una importancia fundamental. En consecuencia, no se sabe si cosmopolitas microorganismos como Synechococcus son comunes, ya que son esenciales para sus comunidades o porque son individualistas malezas que pueden sobrevivir en un amplio espectro de ambientes.

Una observación que parece apoyar la idea de que los marinos microbios son en gran medida cosmopolita es el establecimiento de nuevas comunidades microbianas en la estela de una perturbación. A menudo, las nuevas comunidades están dominadas por los tipos de microbios que anteriormente estaban presentes en números bajos o indetectable.

La cuestión de largo plazo de cómo dividir taxonómicamente microbios crea cierta confusión en las discusiones sobre la distribución cosmopolita. Es necesaria una definición de trabajo de una unidad taxonómica apropiada para abordar la investigación de la distribución microbiana en los océanos y en otros lugares.

Análisis Millimeter escala de los hábitats marinos pueden ayudar a revelar la variabilidad de la distribución de los microbios marinos a través de escalas espaciales muy pequeñas.

Preguntas pendientes sobre microbiana marina DISTRIBUCIÓN varias preguntas pendientes acerca de distribuciones microbianas marinas aún no se han abordado. Estos incluyen:

>> ¿Cuál es la importancia ecológica de la diversidad funcional de genes observados en las comunidades microbianas marinas? ¿La diversidad tiene un impacto en el funcionamiento de los ecosistemas o la estabilidad a largo plazo?

>> ¿Son los cambios en las comunidades microbianas de predicción de

cambios en la función del medio ambiente?

>> La variabilidad a largo plazo de los microbios marinos comunidades es poco conocida. Puede muestreo intermitente, como tomar instantáneas de la comunidad, frente a esta pregunta o es muestreo continuo necesario para evaluar los cambios de composición de la comunidad?

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>> ¿Hay especies clave microbiana marina en las comunidades que son críticas para una función determinada? ¿Cómo pueden los científicos identificar los organismos?

FUERZAS EN EL TRABAJO EN EL MANTENIMIENTO DEL ESTADO ESTACIONARIO EN COMUNIDADES microbiana marina Muchas aguas superficiales marinas mantener poblaciones estables de aproximadamente 106 bacterias y 107 virus por mililitro, una condición que puede ser determinada por las limitaciones de nutrientes y pre - controles dación aplicadas por protistas y virus. Se cree que, en algunos casos, las cifras de población microbiana se mantienen en alrededor de un orden de magnitud por debajo de la capacidad de carga del hábitat, presumiblemente por la depredación. Se cree que los virus pueden coexistir con sus anfitriones, ayudando a las comunidades estructura y la diversidad, pero algunos estudios han demostrado que la eliminación de virus de un sistema no tiene ningún efecto sobre la abundancia y estructura de la comunidad bacteriana. Los protistas, por otro lado, se cree que desempeñan un papel más antagónica, menos exigente en el mantenimiento de estado estacionario de las abundancias de células bacterianas por el consumo de muchos tipos diferentes de presa bacteriana.

TEORÍA macroecológicos y microbios MAR Sólo se convirtió en factible para poner a prueba la teoría ecológica, ya que se aplica a las comunidades microbianas marinas en los últimos 10 años, después de haberse respondido a las preguntas básicas sobre la abundancia y distribución de las especies de los microorganismos marinos. En conceptos genera-les, ecológicos como la depredación, la competencia y la diversidad parecen ser aplicables a microbiana marina comunidades, pero los problemas particulares relacionados con la escala, redes tróficas, el concepto de especie, y el enfoque tradicional en ciencias bioquímicas y geoquímicos en marina ciencia excluye una amplia aplicación de la teoría ecológica de estas comunidades.

Las pequeñas escalas correspondientes a los microbios a menudo no son tratados adecuadamente por macroecología tradicional. Además, es probable que tenga una forma muy diferente a las descritas por macroecología tradicional de la estructura de las redes tróficas en sistemas microbianos.

El concepto de especie representa un gran obstáculo para aplicar la teoría ecológica-ing en sistemas microbianos

marinos. El grupo-ción de los organismos en grupos de especies es la base de la teoría más ecológica, pero la mayoría de los microorganismos no caen ordenada-mente en categorías de especies debido a su capacidad de reproducción de material asexualmente. Puede ser que los genes o genomas son unidades taxonómicas más apropiadas que las especies para el modelado de sistemas microbianos.

Hasta cierto punto, el foco biogeoquímico y ciencias de la tierra de las ciencias marinas ha impedido robusta integración de eco-