深水地平线油泄漏后海滩微生物社区对海滩微生物社区的巨大影响新利18官方网站

讽刺地,我在Macondo很好地吹过时,我就在关于漏油的会议上。这“北极水域的自然资源损害评估(NRDA)”研讨会将科学家和行业联系在一起,讨论了脆弱的极地栖息地与石油有关事故的挑战和后果。我记得BP高管必须走出一个小小的“问题”。早上,他们完全消失了。

当所有的奇琴在墨西哥湾倒下时,你的真正和合作者将他们的鼻子带到了研磨,疯狂地跑到收集样品并在聆听PCR机器嗡嗡声的实验室里度过了深深的夜晚。我们于2010年8月获得了NSF快速赠款,使用并行分类和高通量测序方法来表征深水地平线油泄漏对居住海洋沉积物的微观真核群落的影响。新利18官方网站英语:我们使用DNA和旧鞋面显微镜检查,比较漏油前后生活在海滩上的物种。这笔赠款资助了一些铁杆采样旅行(2010年9月,我去船上的地方在一周内沿着海湾海岸开车1700多英里,以及2011年3月的时候漏油后一年回到样本网站)和A.Kickass本科研讨会关于“生物多样性的生物信息学”,可能或可能没有涉及Youtube卡拉OK课程和随机收购的牛仔帽。

Tarball在岸上找到 - 2010年9月,Waveland,MS

所以今天,我很高兴地宣布这个项目的第一个(希望许多)文件已正式在PLOS中发表。对于我们的第一个稿件,我们分别专注于2010年5月和2010年9月在Alabama围绕Dapuhin Island围绕Dapuhin Island收集的一系列预先溢出的样本。我们的预溢出样本代表了我们的合作员收集的基线Ken Halangch.在石油开始涌出后的Auburn大学日(他的团队在靠近岸边的任何一个靠近岸边之前赶到海岸)。4个月后收集泄漏后样品,在重质海滩油加油和BP的清理努力逐渐擦除黑暗时,在粘性原油剧中上岸。我们还将另一个溢出的泄漏后的样本位点从路易斯安那州的大岛,在那里我怀疑海滩的状态会产生一些有趣的数据。

Bik等人包含的样本网站地图。2012年

在我描述我们的结果之前,我将向您展示海滩在溢出后的抽样时看起来像什么。2010年9月,Dauphin岛很宁静:安静,是的,因为游客正在挖掘该地区,但海岸线本身就显示了BP惨败的几点证据。如果你仔细看起来(我当然肯定),你可以找到一点石油,一个孤立的tarball或埋藏的“脏”层。但如果你在过去的一年里度过了媒体停电,从来没有听说过深水地平线,你会认为阿拉巴马州海岸看起来很平常。

瑞安庭前溢出的海滩,瓦琳岛,阿拉巴马州(2010年9月)

大岛是另一个星球的场景。在其他海湾海岸的平行,重新建立的宁静中远远哭泣。大岛是在抽样时显然影响的海滩。事实上,听到当地新闻报道哀叹的路易斯安那海岸哀叹的地方,我专门为本网站做了6小时的措施。在我抵达时,我发现海滩受到影响,因为我几乎不允许在海边。值班的游侠在当地公园离开了我。荧光橙色网眼阻止了我的越过沙丘的尝试。当我终于发现一个带我到水的差距时,我急于害怕被追赶。岸边上下有沉重的机械嗡嗡声(公园Ranger指出,海滩接入受到安全担忧的限制),以及等待机械清洁的堆积砂。

落日泄漏海滩的持续影响(2010年9月)

落日泄漏海滩的持续影响(2010年9月)

在每个网站上,我们收集了用于DNA工作的复制沉积物核心(立即在干冰上冻结)和分类学分析(存档在4%福尔马林中,这更好地保持形态)。测序本身是一块蛋糕(虽然生物信息学,而不是那么多)。我在新罕布什尔大学的Hubbard Centrs进行了标准的环境DNA方案,在新罕布什尔大学的基因组研究中,我以前在邮政编码中担任过Kelley Thomas.(我们的论文的高级作者)。首先,我们通过将它们悬浮在水中并将这些生物浓缩在45um筛中来分离沉积物中的微生物真核物种。接下来,我们使用轰动板打开所有细胞:思考“它会融合吗“滚珠轴承和软组织。没有任何完整的东西。最后,我们使用聚合酶链反应(PCR)来广泛扩增两个不同的区域18s rRNA基因从每个样品位点存在的整个生物群体。PCR扩增子被送出454个测序,等待。同时,乔沙玛在UTSA在显微镜下花费长时间,在每个站点进行测序的每个网站的线虫的分类识别下。

我将在这里暂停一下以提供更多的背景。当我说我们正在学习“微生物真核生物”种类时,我正在谈论身体尺寸<1mm的琐碎的东西。你知道,没有人关心的。我碰巧痴迷的人(他们比海豚更有趣)。我们正在谈论像Meiofaunal Metazoans这样的分类群体(例如奈塔罗托platyhelminthesGastrotrichaKinorhyncha等),真菌和深蛋白谱系的微生物代表(雅尔韦拉塔relizaria.amoeboozoa.,藻类分类群叶绿藻牙龈膜等),鸡蛋和鸡蛋和少年阶段的一些较大的美唑烷物种。我们选择专注于这些群体的原因是恰恰是因为它们往往被忽视。大多数令人敬畏的基因组调查只看着细菌和古亚亚ea。但小型真核生物同样普遍存在于他们的非核化的对应物,并且在海洋生态系统中,他们将关键角色发挥为分解,掠夺者,生产者和寄生虫 - 但我们对他们的生物学,生态和多样性知之甚少。通过描述墨西哥湾的物种变化,我们希望推断出用于海湾生态系统的大规模或长期反响的可能性。

很抱歉让你等待让我们走到多汁的东西。我们的结果非常戏剧性。在与线虫分类物旁边分析120万DNA序列后,我们在溢出后和溢出后场地之间的微生物社区中发现了令人震惊的显着变化。

我们看到的第一件事是在溢出现场和泄露后网站之间的多样性和丰富的分化和丰富的速度。预溢出位点显示了典型的海洋社区:由线虫主导,但包含其他出株群岛的Mishmash,如节肢动物,多重,产权,藻类和真菌。相比之下,溢出的部位几乎完全是由几种真菌的占据主导,散发了一些其他美容物种。

海滩微生物社区的预先溢出和泄漏比较。黑色段代表真菌分类群。(Bik等,2012)

在查看总结整个分类组合的图表之后,我们搬到了unifrac等生态分析。我们用DNA序列构建了一种系统发育树,计算了一些关于分支拓扑的指标,并得到了他们的样本位点在社区水平上的总体指示(例如,对于每个站点测序的所有物种)。

使用unifrac系统发育距离度量进行的社区分析(Bik等,2012)

我们还使用Bray-Curtis相似度指标与分类学数据类似的东西进行了类似的东西,以分析视觉上识别的线虫物种列表,这些物种在样本位点上存在(或不)。

Bray-Curtis社区相似性基于分类标识中的Nematode属的存在/不存在(Bik等人2012)

我们的DNA和分类学分析都转发了相同的故事:我们的样品根据预溢出时间点和溢出后的时间点聚集在一起:同一网站的前/后社区与彼此密切相关。主要坐标分析(PCOA,UNIFRAC图B,上述)在预溢出位点上也强调了生物多样性区别。尽管溢出的网站以线虫占优势的特征,但它不是相同的一群线虫物种在每个网站存在。相比之下,溢出的地点融入了类似的群落结构 - 这些趋势可能受到溢出后场地常见的含油的真菌分类群。

您还会注意到我们观察了一些异常值;Ryan Court(位于Dauphin Island海湾海岸的住宅物业前面的沙滩)和Dauphin海湾(在岛上的入口,面对阿拉巴马州大陆)。虽然我们确实观察了这些泄漏样本中的社区转变,但是在其他地点看到的典型真菌优势的班次不起作用。我们认为这与地理和人类介导的清理努力有关。为了保护居民,Ryan Court在最重的上行期间升起水上的障碍 - 这可能会减少沉积物中的最严重的影响,从而阻止转向真菌的优势。石油也可能没有渗透到内陆Dauphin海湾网站,因为它的位置和一些附近的Dauphin岛上附近的一些附近的沼泽地。

对我来说,最令人信服的石油影响证据是大岛的数据。5小时的驱动器(以及伴随真正的血管)是我所做的最好的抽样决定。虽然当天晚上我驾驶路易斯安那州时,我很害怕吸血鬼。当我采取样品时,海滩在难以面临的大量影响。DNA分析表明,La的真菌主导的泄漏后组合包含与贝类实验室,Dauphin Island社区相同的分类群。相同的规定物种(运营分类单位,A.K.A. Otus),分开250英里。到休闲观察者,Dauphin岛的场景并没有看起来像大岛一样。但由于高通量排序所提供的深度洞察力,我们能够捕获高度指示环境干扰的溢出微生物组合的快照。

所以我们开始仔细观察数据。在系统发育树拓扑中看,我手动检查了什么征征的速率与我们的真菌Otus最密切相关。进化关系似乎暗示泄漏真菌可以使用环境烃作为能源来生存:

在后溢出场地恢复了两个不同的真菌群落结构:一个主导的一个组合囊孢菌Otus(在贝类实验室和大岛上恢复),呈现出密切的关系C. cladosporioides.系统发育拓扑中的序列,以及在真菌属中由Otus主导的第二组合alternaria.(Beleair Blvd和Bayfront Park)。真菌分类统治者可能由物理海洋环境决定;alternaria.Otus在咸水移动湾占主导地位,而囊孢菌在Dauphin Island的外岸的高盐度沉积物中回收。这些高度占优势的后燕麦斯在多样化的预溢出的真菌组合中出现稀有分类群,这表明石油诱发的环境压力可能有利于弹性,机会性物种的兴起(能够利用大量的新资源投入)。新利app全站虽然海洋真菌的多样性和生态作用尚不清楚,但以前的证据表明,观察到的真菌组合将在海湾沉积物中表示原油的标志。囊孢菌含有普遍存在的机会主义的物种,可以广泛利用烃类化合物并在敌对的污染条件下茁酒似乎无法忍受的其他海洋真菌[9,10]。与许多其他真菌相比,海洋altenaria.证明了木质纤维素降解酶[11]的活性增加,这些毒素涉及产业毒素的分解[12,13]。除了这些优势Otus之外,我们还在溢出的地方恢复了各种真菌(包括卵血症和与...相关Apergillus.acremonium.Acarospora.Rhodocollybia., 和根唑.)这很少包括预溢出真菌社区的重要组成部分。还证明了许多这些海洋基团来代谢烃化合物[14,15]。(Bik等,2012)

这篇论文已经很长一段时间了,我一直在博客上博客,以便成为一年的更好的部分。在Plos One的冗长审查过程之前,我们在几个顶级期刊上进行了回合和拒绝,所以我现在很高兴这些结果终于看到了光明的一天。我们在墨西哥湾的工作仍然是持续的 - 不幸的是这是一项研究,这筹集了比答案更多的问题更多的地狱。我们继续定期收集泄漏后样品(包括在原始预溢出样本后一年收集的样品)。我们想弄清楚我们在本研究中看到的社区转变是否真正归因于石油(如石油相关真菌分类群的统治性),机械海滩清理努力(可能存在物理损坏和造成脆弱的微生物物种),or whether they might be influenced by seasonal and temporal variation in the Gulf region (a topic where there isn’t much existing data). Another motivation is to study the longevity of these patterns–additional sampling time points will allow us to track the post-spill recovery, or lack thereof, of microbial eukaryote communities. Will assemblages begin to resemble pre-spill communities again, or will these beaches remain depauperate and/or be replenished with a different set of fauna? The post-spill fungi are cool and intriguing too. Were they thriving in oiled beach sands, or just weakly persisting after other species were killed off? Transcriptomics (studying gene expression by sequencing mRNA) will help us to answer this question and determine the species that were alive and kicking at the time of sampling. We’re also going to use random, shotgun sequencing to look deeply into the genomes of sparsely-populated, fungal-dominated beaches at sites such as Grand Isle: if post-spill species are eating hydrocarbon compounds, perhaps their genetic machinery will give an indication of the metabolic pathways that enable them to use oil as an energy source.

所以,这是第一篇论文只是一个前奏。主要行为将成为贝多芬的第5个盛大。

参考:Bik,H.M.,Halanych,K.m.,Sharma,J.&Thomas,W.K.(2012年)深水地平线漏油后底层微生物真核环境中的戏剧性转变,新利18官方网站普罗斯一体http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0038550

Holly Bik(160个帖子

我是加利福尼亚大学河畔的计算生物学家。我的研究使用DNA测序和基因组学研究海洋生态系统中的微生物真核生物(YEAH,NEMATODES!),重点是深海的进化和生物多样性。我既不能确认也不能否认我喜欢Unix,而不是我喜欢上海。


11回复“深水地平线溢油后海滩微生物社区的戏剧性影响”新利18官方网站

  1. 这博客的语言在大多数情况下都在我的头上。我理解这些小动物的类型和数量都有激进的变化。(思考食品链的底部)我在2010年6月作为反应努力的一部分,并知道从石油和分散剂被倾倒到鸿沟中,这将是几十年,在我们知道损害程度之前。我相信我们现在只看到海湾死亡的开始作为可行的生态系统。我举行BP,我们的政府直接负责这个崩溃。

  2. 朋友将此与我联系起来。我在响应者方面。

    我只需要添加那个是的,这确实是一种预期的行为,因为许多响应技术的重点是增强碳氢化合物的生物学。因此,预期微毛可将朝向群体转向高型成分,该组分将烃加入生物可利用材料中。事实上,激进的改变。

    但是,这种生物利用度也应该保护其他微血清/植物群免受污染的急性效应,即使是局部死亡率,也可以在排毒中的快速降解有助于,然后导致更快的重新调整。

    它是一种遗憾的溢出数据不可用。它将在NRDA流程中有助于,并确定降低的上部营养水平的生物可利用性以及相应的可收购库存经济产出。

    在未来20年左右的情况下,也有趣的是以下季节性效应。从可用的历史数据来看,微生物消毒效应是该时间范围的暂时性。在这种情况下重新确认它会很有意思。

    罗伯特,分散剂在那里增加生物利用度。这是他们的目的。它可能导致局部短期慢性效应。该固有的是多芳族烃代谢is的一些短期增加。关键是,监测以确保足够的股票仍然重新播放,并且由于急性死亡率,整个股票不会永久减少。

    阴影此数据是来自上游来源的海湾的正在进行的eutrification,并且由于高潮和人类收获因素而导致的食物网络配置的持续永久转换......

  3. 这是一个优秀的纸张,对我们来说,在试图为受污染的水域实施有效的无毒清洁解决方案时非常有价值。由于有重大文件表明,无论如何都在达到终止的石油流量附近,以及持续的,封面使用有毒化学分散剂核心克上的水槽和/或在表面水下保持新油,我们真诚地look forward to your on-going research as this disaster unfolds and its impact continues to impair and seriously alter the Gulf’s delicate eco systems.http://www.theearthorganization.org

  4. 由于海洋生态系统的所有区域中O2的消耗,真菌已经接管。分散剂含有2个丁氧基乙醇和荷兰醇,导致碳氢化合物的分解,并导致分散剂和毒性在水柱,海床和海滩中徘徊。许多报道表明,在沙滩下只有几英寸有油和焦油球。这些科学家州微菌群发生变化的事实是显而易见的,从泄漏中使用的化学品,他们的证据是溢出正在进行的,这将导致本报告的一些猜测。仍有大量的焦油球和海洋上看到的山形,因此这种持续的有毒分散剂和石油,由于其固有的问题,生态系统正在产生没有特别想要的物种。这更有证据表明分散剂不应用于溢出物。

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