Community structure and hidden phylogenetic diversity of marine fungi in the tropical Indian and western Pacific Oceans
Diese Studie nutzt Long-Read-28S-rRNA-Sequenzierung von 113 Proben aus dem tropischen Indischen und westlichen Pazifischen Ozean, um eine umfangreiche verborgene Pilzdiversität, einschließlich drei neuartiger Kandidatenphyla, zu enthüllen, und zeigt auf, dass die Struktur der marinen Pilzgemeinschaft durch eine ausgeprägte vertikale Stratifizierung sowie Umweltfaktoren wie Längengrad, Phosphat und Salinität geprägt wird.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung eines Preprints, das nicht peer-reviewed wurde. Dies ist kein medizinischer Rat. Treffen Sie keine Gesundheitsentscheidungen auf Grundlage dieses Inhalts. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Der Ozean wird oft als eine blaue Wüste imaginiert, eine riesige Wasserfläche, in der das Leben spärlich und still ist. Doch unter der Oberfläche treibt eine geschäftige Welt mikroskopischer Organismen, die die essenziellsten Prozesse unseres Planeten antreibt. Unter diesen unsichtbaren Arbeitern befinden sich Pilze, eine Gruppe von Lebensformen, zu der Pilze, Schimmel und Hefen gehören. Während wir Pilze oft als Dinge betrachten, die auf feuchtem Brot oder verrottenden Baumstämmen an Land wachsen, sind sie auch kritische Bewohner des Meeres. Sie fungieren als die Recycler der Natur, indem sie totes organisches Material abbauen und Nährstoffe zurück ins Wasser geben, und sie dienen als Parasiten, die die Populationen anderer winziger Meereskreaturen kontrollieren. Lange Zeit glaubten Wissenschaftler, dass diese marinen Pilze hauptsächlich auf dem Meeresboden oder auf treibendem Holz lebten. Jüngste Entdeckungen deuten jedoch darauf an, dass sie überall existieren, im offenen Wasser driften und eine viel größere Rolle für die Gesundheit des Ozeans spielen, als man bisher angenommen hatte. Trotz ihrer Bedeutung bleibt das volle Ausmaß dessen, wer im Ozen lebt und wie sie untereinander verwandt sind, ein Rätsel, vor allem weil die Werkzeuge zur Untersuchung von ihnen Schwierigkeiten hatten, das vollständige Bild zu erfassen.
Ein Forscherteam machte sich daran, dieses Rätsel zu lösen, indem es einen tiefen Tauchgang in die tropischen Gewässer des Indischen und westlichen Pazifiks unternahm. Sie sammelten 113 Proben aus einer breiten Palette von Umgebungen, von den sonnenbeschienenen Oberflächengewässern bis hin zur erdrückenden Dunkelheit des Tiefseebodens, und vom offenen Wasser bis hin zu den schlammigen Sedimenten auf dem Meeresgrund. Um zu sehen, was dort vorhanden war, verwendeten sie eine leistungsstarke neue Methode, die lange Abschnitte des genetischen Codes liest, wodurch sie Organismen identifizieren konnten, die ältere Methoden mit kürzeren Sequenzen übersehen hatten. Ihr Ziel war einfach, aber ehrgeizig: die wahre Vielfalt der marinen Pilze in dieser Region kartieren, verstehen, wie sie verteilt sind und herauszufinden, welche Umweltfaktoren bestimmen, wo sie leben.
Die Ergebnisse offenbarten eine Welt, die weitaus komplexer und vielfältiger war, als man es erwartet hatte. Aus ihren Proben identifizierten die Forscher fast 47.000 verschiedene Gruppen von Pilzen. Während die häufigsten Arten zu bekannten Familien wie den Ascomycota und Basidiomycota gehörten, deckte die Studie eine verborgene Ebene des Lebens auf, die zuvor noch nie gesehen worden war. Die Forscher fanden drei völlig neue Zweige auf dem Stammbaum des Lebens, Abstammungslinien, die so verschieden von allen bekannten Pilzen waren, dass sie nicht in bestehende Kategorien eingeordnet werden konnten. Sie nannten diese geheimnisvollen Gruppen Candidate.Taichumycota, Candidate.Shizhenmycota und Candidate.Xihemycota. Diese Funde legen nahe, dass der Ozean ein Reservoir der Evolutionsgeschichte ist, das wir gerade erst zu ergründen begonnen haben, und dass unsere aktuellen Listen der Pilzarten einen signifikanten Teil der Geschichte vermissen lassen.
Die Studie zeigte auch, dass diese Pilze nicht wahllos verstreut sind; sie leben in sehr spezifischen Nachbarschaften. Die Forscher entdeckten ein klares vertikales Muster, bei dem verschiedene Arten von Pilzen in unterschiedlichen Tiefen dominieren. Die neuen, geheimnisvollen Abstammungslinien zeigten deutliche Vorlieben: Eine Gruppe wurde nur in den Oberflächengewässern gefunden, eine andere war in der gesamten Wassersäule verbreitet, aber am häufigsten in der Nähe der Oberfläche anzutreffen, und die dritte war überall zu finden, gedieh aber am besten in den Tiefseesedimenten. Diese Trennung deutet darauf an, dass sich die Bedingungen ändern, wenn man tiefer in den Ozean vordringt, was völlig unterschiedliche Gruppen von Pilzen begünstigt. Die Gemeinschaften, die im Tiefwasser und auf dem Meeresboden leben, unterschieden sich deutlich von denen an der Oberfläche, was darauf hindeutet, dass der Ozean in distinkte ökologische Zonen für diese mikroskopischen Organismen strukturiert ist.
Über die Frage, wer dort war, hinaus untersuchten die Forscher auch, was diese Pilze tun könnten. Durch die Analyse ihrer genetischen Zusammensetzung konnten sie die Rollen vorhersagen, die diese Organismen im Ökosystem spielen. Die Oberflächengewässer beherbergten eine Mischung aus Pilzen mit vielen verschiedenen Aufgaben, darunter solche, die tote Pflanzen fressen, solche, die in anderen Organismen leben, und solche, die als Parasiten fungieren. Im Gegensatz dazu wurden der tiefe Ozean und der Meeresboden von Pilzen dominiert, die als Zersetzer fungieren und organisches Material abbauen, das nach unten sinkt. Diese Arbeitsteilung verdeutlicht, wie die vertikale Struktur des Ozeans unterschiedliche Möglichkeiten für das Leben schafft, wobei der tiefe Ozean stark auf Pilze angewiesen ist, um das von oben herabfallende Material zu recyceln.
Schließlich untersuchte das Team, was diese Muster antreibt. Sie fanden heraus, dass die Mischung der Pilze in den Oberflächengewässern durch eine Kombination aus Geografie und der Chemie des Wassers geformt wird. Der Standort einer Probe, insbesondere deren Längengrad, war ein starker Prädiktor dafür, welche Pilze vorhanden sind. Auch Umweltfaktoren spielten eine entscheidende Rolle; die Menge an Phosphat und der Salzgehalt des Wassers waren wesentliche Treiber der Pilzdiversität. Interessanterweise erklärten diese Faktoren zwar einen Teil der Unterschiede zwischen den Standorten, doch ein großer Teil der Variation blieb ungeklärt, was darauf hindeutet, dass noch andere komplexe Kräfte am Werk sind. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die tropischen Gewässer des Indischen und westlichen Pazifiks eine riesige, verborgene Vielfalt an Pilzen beherbergen, mit einzigartigen evolutionären Abstammungslinien und komplexen ökologischen Rollen, die gerade erst zu verstehen beginnen. Diese Arbeit erinnert uns daran, dass selbst in den am besten untersuchten Teilen des Ozeans noch viel zu entdecken ist über das mikroskopische Leben, das unseren Planeten erhält.
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