Forschende identifizierten das gesamte Mikrobiom des Great Barrier Reefs. Mehr als ein Jahrzehnt nach der umfassenden Kartierung des menschlichen Mikrobioms erkannten Wissenschaftler nun die riesigen Gemeinschaften von Mikroorganismen, welche dieses marine Ökosystem ausmachten. Durch die Analyse von DNA-Proben aus Wasserexemplaren von achtundvierzig Korallenriffen dokumentierten die Forscher über 360.000 verschiedene Viren sowie mehr als 500 neue bakterielle Spezies, die zuvor unbekannt waren.
Die Forschung, die von Wissenschaftlern der University of Queensland und dem Australian Institute of Marine Science (AIMS) geleitet wurde, erschien in der Fachzeitschrift Nature. Dr. Yun Kit Yeoh, leitender Forscher am AIMS und Mitautor des Artikels, beschrieb die Mikroorganismen als einen „äußerst wichtigen Teil des Riff-Ökosystems“, der die marinen Nahrungsnetze stützte. Er erläuterte, dass viele dieser Mikroben photosynthetisieren konnten, wie Pflanzen, Lichtenergie aufnahmen und Kohlendioxid in Sauerstoff umwandelten. Diese Organismen wurden von Krill und anderem Zooplankton gefressen, welche wiederum von anderen Tieren konsumiert wurden.
Die Möglichkeit dieser Entdeckungen entstand durch jüngste technologische Fortschritte. Diese erlaubten es den Wissenschaftlern, DNA aus der Umwelt zu sequenzieren und somit ein vollständigeres Bild dieser mikrobiellen Gemeinschaften zu erhalten. Das Feld der Metagenomik, welches die Analyse dieser komplexen biologischen Daten ermöglicht, verglich man mit der gleichzeitigen Lösung tausender komplexer Rätsel. Eine einzelne Wasserprobe enthielt beispielsweise die DNA tausender unterschiedlicher Mikroben.
Prof. Philip Hugenholtz, ein Mikrobiologe an der University of Queensland und Mitautor der Studie, betonte die exponentielle Zunahme der Rechenleistung. Er erklärte, dass diese Analysen vor zehn Jahren unmöglich gewesen wären, doch die steigende Rechenkapazität ermöglichte die umfassende Erfassung. Die Analyse identifizierte insgesamt 808.585 virale Genome, welche auf etwa 362.802 verschiedene Viren hindeuteten. Zudem identifizierten die Forscher 5.283 bakterielle und archaische Genome, welche 876 unterschiedliche Spezies repräsentierten, von denen 584 zuvor nicht dokumentiert worden waren.
Hugenholtz räumte ein, dass diese großen Zahlen zu erwarten waren und betonte die immense Größe der mikrobiellen Welt. Er stellte die Frage, ob die entdeckten Spezies einzigartig für das Great Barrier Reef waren oder ob sie in anderen Riffökosystemen noch entdeckt werden mussten. Die Forscher sahen das kartierte Mikrobiom als nützliches Werkzeug zur Überwachung von Korallenriffen. Sie konnten damit beginnen, zu untersuchen, was ein gesundes Riffsystem auszeichnet. Die Mikroben lieferten Hinweise darauf, wie diese Gemeinschaften auf Veränderungen reagierten, beispielsweise auf den Klimawandel, Hitzestress, Korallenbleiche oder menschliche Aktivitäten.
Die mikrobiellen Gemeinschaften konnten beispielsweise anzeigen, ob in einem Schutzgebiet Fischerei stattgefunden hatte oder ob Schwermetallkontaminationen vorlagen. Hugenholtz betonte, dass es kostengünstiger sei, die Veränderungen in den mikrobiellen Gemeinschaften zu erfassen, als eine detaillierte Analyse von Schwermetallen durchzuführen. Die Forscher setzten dabei auf fortschrittliche Sequenzierungstechnologien, welche es erlaubten, lange DNA-Stränge gleichzeitig zu lesen, was die Zusammenstellung der komplexen biologischen Informationen erleichterte.