אגם מנדוטהבוויסקונסין משתנה על ידי העונות המשתנות - מכוסה בקרח בחורף, ועל ידי אצות בקיץ - ומחקר חדש מראה כיצד השינויים המחזוריים הללו מכניסים את חיידקי האגם ללולאות אבולוציוניות.
בראשות חוקרים מאוניברסיטת טקסס באוסטין, הצוות מאחורי המחקר ניתח 471 דגימות של חיידקים באגם שנאספו במשך 20 שנה, תוך שהוא מסתכל על שינויים גנטיים בתוך ובין מינים לאורך זמן.
הנתונים הראו אלפי מיני חיידקים שהתפתחו במהלך הדורות, ואז התפתחו חזרה למצב כמעט זהה עם חילופי העונות. מכיוון שמיקרובים חיים רק כמה ימים, אנחנו מדברים עלחוצה אלפי דורות בטווח של שנה אחת.
מחזורים אלה חזרו על עצמם מדי שנה בשנה, כמו סרטון שהושמע ואז הושמע לאחור, בחזרה לנקודת ההתחלה המקורית. מתוך 2,855 גנומים חיידקיים שנחקרו, שינויים עונתיים מחזוריים נמצאו ב-80 אחוז מהם.
"המחקר הזה הוא מחליף משחק מוחלט בהבנתנו כיצד קהילות מיקרוביאליות משתנות לאורך זמן,"אומרמדען ימי ברט בייקר, מאוניברסיטת טקסס באוסטין.
"זו רק ההתחלה של מה שהנתונים האלה יספרו לנו על אקולוגיה מיקרוביאלית ואבולוציה בטבע."
כשהתנאים הסביבתיים השתנו, הראה הניתוח, זני חיידקים שונים הצליחו לשגשג ולהפוך לדומיננטיים - רק כדי לאבד קרקע לזנים אחרים עם התחלפות העונות. בסביבות 20 אחוז מהמינים שנחקרו הראו דפוס מתמשך יותר של שינוי גנטי, שנמשך עשרות שנים.
זה היה בולט במיוחד בשנת 2012, כאשר האגם חווה קיץ חם ויבש מהרגיל. הצוות ציין שינוי מהותי בגנים המטפלים בחיידקיםחַנקָןחילוף חומרים באותה שנה - ככל הנראה בגלל רמות נמוכות יותר של אצות המייצרות חנקן, הנובעות מפחות מים שזורמים לאגם.
בעזרת מחשב-על כדי להאיץ מאוד את התהליך, הרכיבו החוקרים את מה שנקראמטאנומיםמכל דגימת מים, טכניקה שנועדה לבחון מקרוב רצפים גנטיים מקטעי DNA לאורך זמן.
"דמיין את הגנום של כל מין הוא ספר, וכל שבר דנ"א קטן הוא משפט."אומרהאקולוגית המיקרוביאלית רובין רוהור, מאוניברסיטת טקסס באוסטין. "בכל דוגמה יש מאות ספרים, כולם חתוכים למשפטים האלה.
"כדי להרכיב כל ספר מחדש, אתה צריך להבין מאיזה ספר הגיע כל משפט ולהרכיב אותם בחזרה לפי הסדר."
הממצאים מצביעים על כך שאקולוגיה ואבולוציה הולכים ביחד ולא פועלים באופן מובהק - וזו נקודת מבט חשובה לחוקרים, במיוחד כאשר חוקרים כוכב לכת.
הידיעה אילו זני חיידקים ישלטו עוזרת למדענים להבין כמה אגמי פחמן עשויים לספוג, למשל - וכיצד ניתן להשפיע על שרשראות המזון המימיות באמצעות הסתגלות לעונות חמות יותר.
"מעביר לאט את עונות השנה ואת הטמפרטורות הממוצעות, אבל גם גורם לאירועי מזג אוויר פתאומיים וקיצונים יותר",אומררוהור.
"אנחנו לא יודעים בדיוק איך חיידקים יגיבו לשינויי האקלים, אבל המחקר שלנו מציע שהם יתפתחו בתגובה לשני השינויים ההדרגתיים והפתאומיים הללו".
המחקר פורסם במיקרוביולוגיה של הטבע.
