1. Population dynamics, interactions and evolution of marine microbes using genomic approaches
- Author
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Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental, Logares Haurie, Ramiro Ernesto, Jaillon, Olivier, Mösso Aranda, César, Latorre Pérez, Francisco, Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental, Logares Haurie, Ramiro Ernesto, Jaillon, Olivier, Mösso Aranda, César, and Latorre Pérez, Francisco
- Abstract
A la portada: Institut de Ciències del Mar, (English) There is a myriad of microorganisms on Earth contributing to global biogeochemical cycles. In the surface ocean, the smallest microbes (picoplankton) are responsible for an important fraction of the total atmospheric carbon and nitrogen fixation. The ocean picoplankton encompasses both prokaryotes (bacteria and archaea) and tiny unicellular eukaryotes (protists). Despite their overall importance for the functioning of the biosphere, many questions remain unanswered on their biogeography, population dynamics, interactions, and evolution. Answering these questions is essential in the context of global change, as alterations of the ocean microbiome could impact the function of multiple ecosystems. In this thesis, we aim at reducing the knowledge gap on the above topics through the application of High-Throughput Sequencing (HTS) and genomic approaches, using data collected during the circumglobal Tara Oceans and Malaspina-2010 expeditions, as well as at the Gulf of Maine (North Atlantic), and two Northwestern Mediterranean coastal microbial observatories (BBMO and SOLA stations). Chapters 1 and 2 are dedicated to a small protistan group of heterotrophic flagellates (HF): the Marine Stramenopiles (MAST)-4, relevant during picoplankton grazing and nutrient remineralization. Due to its widespread distribution and relatively high abundance, MAST-4 has become a target group of microbes to study HF. Unfortunately, MAST-4 remains uncultured. We investigated four evolutionary-related species of MAST-4 (species A, B, C, and E) by reconstructing their genomes with Single-Cell genomics data. In chapter 1, co-occurrence and biogeographic analyses in the surface global ocean indicated contrasting patterns driven by temperature. Although MAST-4 species were similar in terms of broad metabolic functions, they differed in the set of genes related to the food degradation machinery. We proposed that differential niche adaptation to temperature and prey type has promoted the evo, (Español) Existen un sinfín de microorganismos que contribuyen a los ciclos biogeoquímicos globales. En la superficie oceánica, los microbios más pequeños (picoplancton) son responsables de fijar una gran parte del total de carbono y nitrógeno terrestre. El picoplancton agrupa tanto a procariotas (bacterias y arqueas) como a pequeños eucariotas unicelulares (protistas). A pesar de su importancia en el funcionamiento de la biosfera, existen aún muchas preguntas sin respuesta relacionadas con su biogeografía, dinámica poblacional, interacciones, y evolución. Responder dichas preguntas es esencial en el contexto del cambio climático, ya que alteraciones en la microbiota marina podría impactar en el funcionamiento de múltiples ecosistemas. El principal objetivo de la tesis es llenar el vacío existente sobre los temas mencionados a través de la aplicación de técnicas de secuenciación de alto rendimiento (HTS) y de métodos genómicos, usando datos recolectados durante las expediciones globales de Tara Oceans y Malaspina-2010, el Golfo de Maine (Océano Atlántico Norte), y dos observatorios situados en la costa noroeste del mar Mediterráneo (BBMO y SOLA). Los capítulos 1 y 2 están dedicados a un grupo de pequeños protistas flagelados heterótrofos (HF): los Stramenopilos Marinos (MAST)-4, relevantes en el consumo de picoplancton y la re-mineralización de nutrientes. Debido a su distribución generalizada y su abundancia relativa elevada, MAST-4 se ha convertido en un grupo microbiano modelo para estudiar a los HF. Hemos reconstruido los genomas de cuatro especies relacionadas evolutivamente de MAST-4 (A, B, C, y E) usando datos de genómica de célula única (SCG). En el capítulo 1, los análisis de coocurrencia y biogeografía en la superficie oceánica global indicaron patrones contrastantes relacionados con la temperatura. Aunque las especies de MAST-4 compartían funciones metabólicas, su contenido genético relacionado con la degradación de comida era diferente. Por lo tanto, pro, Postprint (published version)
- Published
- 2023