Kartläggning av Östersjöns mikroorganismer hjälper oss förvalta havet

Bild genom lupp som föreställer de för Östersjön vanliga cyanobakterierna nodularia och aphanizomenon. Foto: Narin Celepli.

Vår kunskap om mikroorganismer i havet har hittills varit marginell trots att tidigare forskning visat att de spelar en avgörande roll för det marina livet. Nu har en forskargrupp vid Stockholms universitet identifierat 22 miljoner gener hos Östersjöns virus, bakterier och plankton - en storskalig kartläggning som hjälper oss att förvalta havet och ökar kunskapen om klimatförändringarnas effekter på Östersjön. Resultatet publiceras idag i tidskriften PLOS ONE.

– Kartläggningen ökar vår kunskap om hur det mikrobiella samhället i Östersjön ser ut, vad mikroberna gör och därmed hur de kommer att påverkas av framtida klimatförändringar såsom ökad nederbörd och minskad salthalt. Förändringar som kan spela en stor roll för resten av det marina livet, berättar John Larsson, forskare vid Institutionen för ekologi, miljö och botanik, Stockholms universitet.

Kartläggningen förväntas kunna bistå med kunskap som är viktig för framtidens förvaltning av Östersjön.

– Målet är nu att implementera dessa nya data i Östersjöns miljömodeller vilket kommer att leda till betydligt mer välunderbyggda handlingsplaner och strategier för Östersjöns förvaltning, säger John Larsson.

Unik kartläggning av mikroorganismers gener
Tack vare de senaste decenniernas fenomenala metodutveckling på det genetiska området vet vi att världshavens vatten döljer en enorm genetisk mikrobiell variation. Forskning har även visat att mikroorganismer utgör cirka hälften av biomassan i haven och att de spelar en avgörande roll för det marina livet, från alger till fisk.

Med hjälp av storskalig DNA sekvensering har forskare som ingår i forskningsprogrammet MiMeBs vid Stockholms universitet kunnat identifiera över 22 miljoner gener från Torne Träsks färskvatten i norr, genom hela Östersjön, till fullt marina vatten vid Sveriges västkust. Analyserna visar på en riklig förekomst av alla typer av mikroorganismer, men med stora variationerna från norr till söder. Resultaten visar också på betydande funktionella skillnader inom Östersjön, och att vissa av Östersjöns mikrober har utvecklats i unika riktningar jämfört med mikrober i sjöar och världshav.

– Vår analys har gett oss en unik översikt av Östersjöns mikrober och nya möjligheter att jämföra miljontals gener som förekommer, från virus till bakterier och alger, på ett sätt som forskare bara kunde drömma om för ett decennium sedan. Vi har fått en helt ny inblick i mikrobernas identitet, förekomst och betydelse för de mikrobiologiska processer och kretslopp som ligger till grund för allt liv i Östersjön, säger John Larsson.

Kunskap underlättar den marina förvaltningen
Det är sedan länge känt att mikroorganismer i sjöar och hav ytterst sällan blandas men orsakerna till detta har varit okända.

– Resultaten visar på att mikroorganismerna, troligtvis genom snabb tillväxt och en enorm plasticitet, under sina miljontals år av evolution har utvecklat olika genetiska lösningar på samma funktion, som exempelvis cellandning, säger John Larsson. Denna upptäckt kan förklara separationen mellan mikroorganismer som lever i sötvatten och salta hav. 

Fakta
De nya resultaten kommer från projektet Microbial Metagenomics in the Baltic Sea (MiMeBs) som finansierats av Stiftelsen BalticSea2020. Programmet är ett samarbete med världsledande forskare vid J. Craig Venter Institute i USA samt med det nationella forskningsprogrammet Baltic Ecosystems Adaptive Management (BEAM), och SciLifeLab.
Artikeln i PLOS ONE

För ytterligare information
John Larsson, forskare vid Institutionen för ekologi, miljö och botanik, Stockholms universitet, tfn 0731-01 30 50, e-post john.larsson@su.se