Ταχεία Προφίλ των Κυανοβακτηριακών Κοινοτήτων
Οι επιβλαβείς ανθοφορίες φυκών (HABs) είναι ένα παγκόσμιο φαινόμενο, το οποίο αποτελεί αιτία ανησυχίας στα υδάτινα οικοσυστήματα από τις αρχές του 1600. Τα HAB έχουν τεράστιες οικονομικές επιπτώσεις και επιπτώσεις στην υγεία, όπως θνησιμότητα οργανισμών υδατοκαλλιέργειας λόγω τροφικής δηλητηρίασης και ανθρώπινες ασθένειες λόγω έκθεσης ή κατανάλωσης τοξικών θαλασσινών. Τα τελευταία χρόνια, τα HABs στις παράκτιες περιοχές έχουν αυξηθεί σε συχνότητα και μέγεθος. Αυτό φαίνεται στην περιοχή της Νοτιοανατολικής Ασίας, όπου χώρες όπως η Μαλαισία, οι Φιλιππίνες, η Ταϊλάνδη και η Σιγκαπούρη έχουν αναφέρει HABs σε συχνή βάση. Τα είδη HABs ανήκουν σε μια ποικιλόμορφη ομάδα φυτοπλαγκτού, που κυμαίνονται από δινομαστιγώματα έως διάτομα και κυανοβακτήρια.
Τα κυανοβακτήρια, ή γαλαζοπράσινα φύκια, είναι μια ομάδα οξυγονικών φωτοσυνθετικών οργανισμών που βρίσκονται στα θαλάσσια οικοσυστήματα. Υπάρχουν περίπου 3000 περιγραφόμενα είδη κυανοβακτηρίων που περιλαμβάνουν γένη που παράγουν τοξίνες όπως το Anabaena , Μικροκύστη και Lyngbya . Αυτά τα κυανοβακτήρια είναι ικανά να σχηματίσουν HABs που έχουν προκαλέσει θανάτωση ψαριών και αποτελούν απειλή για την ανθρώπινη υγεία και τις ψυχαγωγικές δραστηριότητες. Για να εντοπίσουμε τα δυνητικά τοξικά είδη κυανοβακτηρίων που υπάρχουν στα θαλάσσια ύδατα, πρέπει πρώτα να κατανοήσουμε την ποικιλομορφία αυτών των οργανισμών.
Στη μελέτη μας, ερευνήσαμε τα νερά της Σιγκαπούρης και της Sabah, Kota Kinabalu, Μαλαισία. Τα επιφανειακά ύδατα χρησιμοποιήθηκαν για ανάλυση και οι σχετικές οικολογικές παράμετροι όπως η θερμοκρασία και η αλατότητα καταγράφηκαν χρησιμοποιώντας έναν πολυπαραμετρικό ανιχνευτή. Αυτή είναι η πρώτη μελέτη που χρησιμοποίησε τη χρήση της πλατφόρμας αλληλούχισης τρίτης γενιάς MinION™, της Oxford Nanopore Technologies (ONT) για την ανάλυση της ποικιλομορφίας των κυανοβακτηρίων που υπάρχουν στα τροπικά θαλάσσια οικοσυστήματα. Πλήρους μήκους 16S rRNA αλληλουχίες (1502 bp) χρησιμοποιήθηκαν σε αυτόν τον προσδιορισμό αλληλουχίας αμπλικονίου. Αυτός ο προσδιοριστής αλληλουχίας ήταν σε θέση να παρέχει αποτελέσματα αλληλούχισης σε πραγματικό χρόνο και, μέσα σε 24 ώρες από τον προσδιορισμό της αλληλουχίας, εντοπίσαμε συνολικά 40 γένη και 46 είδη κυανοβακτηρίων από επτά σταθμούς. Περίπου τα μισά γένη που εντοπίστηκαν περιείχαν είδη που παρήγαγαν γνωστές τοξίνες. Επιπλέον, αυτός ο προσδιοριστής αλληλουχίας θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ταχεία ταυτοποίηση θαλάσσιων οργανισμών όπως οι ιοί και τα βακτήρια στο πεδίο. Η φορητότητα αυτού του sequencer του επιτρέπει περαιτέρω τη χρήση του για εφαρμογές σε πραγματικό χρόνο, όπως η παρακολούθηση HAB.
Σε αυτή τη μελέτη, διαπιστώσαμε ότι το στενό Johor (JS), βόρεια της Σιγκαπούρης, είχε υψηλότερο πλούτο ειδών σε σύγκριση με το νότιο στενό της Σιγκαπούρης (SS). Επιπλέον, το κυανοβακτηριακό γένος Spirulina εντοπίστηκε σε τοποθεσίες που είχαν μεγάλο εύρος αλατότητας. Τα είδη της Σπιρουλίνας είναι ανεκτικά σε ένα ευρύ φάσμα αλατοτήτων και είναι γνωστό ότι επιβιώνουν σε ενδιαιτήματα που κυμαίνονται από υφάλμυρα έως θαλάσσια νερά. Η παρουσία αυτού του κυανοβακτηρίου υποδηλώνει ότι τα νερά από τα οποία απομονώθηκαν έχουν μεταβλητή αλατότητα και παρέχει έναν δείκτη των οικολογικών παραμέτρων που υπάρχουν στις τοποθεσίες δειγματοληψίας.
Η ικανότητα απομόνωσης και καλλιέργειας είναι ζωτικής σημασίας για την ταυτοποίηση και τον χαρακτηρισμό των κυανοβακτηρίων. Ωστόσο, ορισμένα είδη κυανοβακτηρίων είναι δύσκολο να απομονωθούν λόγω της παρουσίας προσκολλημένων μικροοργανισμών. Άλλα είδη δεν θα μπορούσαν να καλλιεργηθούν εύκολα λόγω των μοναδικών απαιτήσεών τους σε θρεπτικά συστατικά ή λόγω του ότι απαιτούν ιδιαίτερες οικολογικές θέσεις, όπως η παρουσία άλλων οργανισμών ή μακρόφυτων που μοιάζουν με φυτά για να αναπτυχθούν. Επομένως, η προσέγγισή μας στη χρήση της μοριακής αλληλουχίας MinION επιτρέπει μια πιο ολοκληρωμένη ταξινομική ανάλυση και καλύτερη κατανόηση της βιοποικιλότητας και ιδιαίτερα των επιβλαβών κυανοβακτηρίων στα τροπικά παράκτια ύδατα.
