Sciencemag.cz
Doporučujeme
Dosud nejucelenější analýzu globálního rozšíření a genetické rozmanitosti jedné z nejhojnějších skupin sladkovodních mikroorganismů – bakterií rodu Fontibacterium – přináší nová studie publikovaná v prestižním časopise Nature Microbiology. Mezinárodní tým vedený vědci z Biologického centra Akademie věd ČR zmapoval, popsal a výrazně rozšířil počet kultivovaných i genomově sekvenovaných zástupců této málo známé mikrobiální skupiny a odhalil nové i endemické druhy díky sledování jejich výskytu v jezerech po celém světě.
Bakterie rodu Fontibacterium jsou dominantními sladkovodními zástupci skupiny SAR11 (Pelagibacterales). Tato skupina patří k nejhojnějším mikroorganismům na Zemi – dominuje mořským ekosystémům a slouží jako model pro bakterie přizpůsobené životu v prostředí s nízkým obsahem živin. Sladkovodní rod Fontibacterium (skupina SAR11-IIIb) je jedním z nejběžnějších bakteriálních rodů v jezerech po celém světě. Jeho biologie však zůstávala dosud málo probádaná kvůli obtížím s jeho uchováváním v laboratorních podmínkách. Podobně jako jejich mořští příbuzní mají i zástupci rodu Fontibacterium malé, zjednodušené genomy a jsou dobře přizpůsobeni životu v chudých (oligotrofních) vodách.
„Tyto bakterie jsou velmi malé, rostou pomalu a vyžadují specifické nízkoživinné prostředí, což značně komplikuje jejich kultivaci v laboratoři. Není proto divu, že až dosud se podařilo izolovat jen jeden kmen a trvalo nám několik let, než jsme získali stabilní kultury,“ vysvětluje Michaela Salcher, vedoucí Laboratoře mikrobiální kultivace a ekogenomiky v Biologickém centru AV ČR a hlavní autorka studie.
Týmu se pomocí vysoce kapacitní vyřeďovací techniky a speciálním médiím napodobujícím chemické složení přírodních jezer podařilo izolovat sedm nových kmenů patřících ke dvěma novým druhům Fontibacterium: F. abundans a F. medardense, přičemž druhý byl pojmenován po jezeře Medard v severních Čechách. „Tyto nově získané kultury představují vzácnou příležitost pro experimentální studium sladkovodních oligotrofů – mikroorganismů, které jsou v přírodě velmi hojné, ale v laboratořích a sbírkách kultur zatím výrazně nedostatečně zastoupené,“ dodává Clafy Fernandesová, doktorandka na Jihočeské univerzitě a první autorka studie. Genomové analýzy a růstové testy s čistými kulturami odhalily například metabolické dráhy využívající síru nebo teplotní preference, což pomohlo objasnit, jak se těmto bakteriím daří v různých typech jezerních prostředí.
Tým zároveň podnikl rozsáhlé celosvětové mapování, při němž odebíral vzorky vody ze sladkovodních a brakických jezer v Evropě, Asii, Austrálii, Jižní Americe a Africe – s důrazem na málo prozkoumané oblasti jižní polokoule. Kombinací sekvenování DNA s krátkým a dlouhým čtením vědci získali řadu vysoce kvalitních metagenomově sestavených genomů (MAG), z nichž mnohé představují dříve neznámé druhy.
Fylogenomická analýza odhalila výrazné biogeografické vzorce. Některé druhy Fontibacterium se vyskytují po celém světě, jiné jsou omezené na určité oblasti nebo dokonce jen na jediná jezera. Patří sem například endemické linie nalezené výhradně v afrických Velkých jezerech nebo kvaziendemické taxony vázané pouze na severní či jižní polokouli.
„Výsledky naznačují, že ačkoli je rod Fontibacterium široce přizpůsoben sladkovodnímu prostředí, místní podmínky hrají klíčovou roli při formování globálního rozšíření jednotlivých druhů,“ vysvětluje Clafy Fernandesová.
Studie otevírá cestu k využití Fontibacterium jako modelového organismu pro výzkum ekologie sladkovodních mikrobů a zároveň poskytuje cenný zdroj pro studium evoluce oligotrofních bakterií v širším smyslu.
Publikace
Fernandes, C., M. Haber, P. Layoun, M.-C. Chiriac, P.-A. Bulzu, R. Ghai, V. Kasalický, T. Shabarova, H.-P. Grossart, J. Woodhouse, K. Piwosz, C. Alonso, J. Zanetti, D. P. Hamilton, M. Ngochera, S.-i. Nakano, Y. Okazaki a M. M. Salcher (2025). Ecophysiology and global dispersal of the freshwater SAR11-IIIb genus Fontibacterium. Nature Microbiology. doi: 10.1038/s41564-025-02091-8. https://www.nature.com/articles/s41564-025-02091-8
Základní informace k článku na blogu: https://go.nature.com/4lgEJie
