Tương tự như các cuộc thám hiểm của một trăm hoặc hai trăm năm trước, chuyến thám hiểm Thái Bình Dương của Tara kéo dài hơn hai năm. Mục tiêu: nghiên cứu các điều kiện sống và tồn tại của san hô. Con tàu đã vượt qua toàn bộ Thái Bình Dương, tập hợp kho gen lớn nhất được thực hiện trong bất kỳ hệ thống biển nào cho đến nay. Nhóm gồm 70 nhà khoa học đến từ 8 quốc gia đã lấy khoảng 58.000 mẫu từ hàng trăm rạn san hô được nghiên cứu. Các kết quả phân tích đầu tiên hiện đã được công bố trên tạp chí Nature Communications. Bộ sưu tập dữ liệu lớn nhất từ ​​trước đến nay về hệ sinh thái rạn san hô được cung cấp miễn phí và trong nhiều năm tới, sẽ là cơ sở để làm sáng tỏ các điều kiện sống của san hô và tìm ra cách để chúng sống sót sau biến đổi khí hậu.

Kết quả đầu tiên quan trọng của cuộc thám hiểm: Đa dạng sinh học vi sinh vật toàn cầu cao hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây. Các tác động của môi trường đối với sự thích nghi tiến hóa là loài cụ thể. Và, các gen quan trọng trong san hô được nhân đôi.

Đa dạng sinh học toàn cầu cao gấp mười lần so với giả định

Các rạn san hô là hệ sinh thái biển đa dạng sinh học nhất trên Trái đất. Mặc dù chỉ chiếm 0,16% diện tích các đại dương trên thế giới, nhưng chúng là nơi sinh sống của khoảng 35% các loài sinh vật biển được biết đến. Sử dụng bộ dữ liệu dựa trên dấu hiệu di truyền, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng tất cả đa dạng sinh học vi khuẩn được ước tính trên toàn cầu đã có trong các vi sinh vật của các rạn san hô. Christian Voolstra, giáo sư di truyền học về sự thích nghi trong các hệ thống thủy sinh tại Đại học Konstanz và điều phối viên khoa học của chuyến thám hiểm Thái Bình Dương Tara cho biết: “Chúng tôi đã hoàn toàn đánh giá thấp sự đa dạng sinh học của vi sinh vật toàn cầu. Ông nói rằng ước tính hiện tại về đa dạng sinh học (khoảng năm triệu vi khuẩn) bị đánh giá thấp hơn khoảng 10 lần.

Tác động của môi trường đến sự thích nghi tiến hóa mang tính đặc thù của loài

32 quần đảo được nghiên cứu đóng vai trò là phòng thí nghiệm tự nhiên và cung cấp nhiều điều kiện môi trường, cho phép giải quyết mối quan hệ giữa các thông số môi trường và di truyền trên quy mô không gian lớn. Điều này dẫn đến một phát hiện quan trọng khác: tác động của môi trường đối với quỹ đạo thích nghi tiến hóa của san hô là đặc trưng cho từng loài. Để xác định điều này, lần đầu tiên các nhà nghiên cứu đã kiểm tra telomere, phần cuối của nhiễm sắc thể mang thông tin di truyền.

Ở người, chiều dài của telomere giảm dần trong suốt cuộc đời, tức là khi số lần phân chia tế bào ngày càng tăng, điều này cho thấy tuổi sinh học có mối liên hệ chặt chẽ với chiều dài của telomere. Các nhà nghiên cứu trong chuyến thám hiểm Thái Bình Dương Tara hiện đã phát hiện ra rằng các telomere trong san hô chịu áp lực rất cao luôn có cùng chiều dài. Voolstra kết luận: “Họ dường như có một cơ chế để bảo toàn độ dài của telomere của họ”. Ở một loài san hô nhạy cảm với áp lực hơn, cũng có tuổi thọ ngắn hơn khoảng một trăm năm, chiều dài của telomere phù hợp với áp lực môi trường, chẳng hạn như biến động nhiệt độ. Voolstra nói: “Dấu ấn trực tiếp của mức độ căng thẳng môi trường đối với khả năng phục hồi của sinh vật thậm chí có thể có ý nghĩa đối với sức khỏe con người”.

Các gen quan trọng được nhân đôi

Dữ liệu nghiên cứu từ chuyến thám hiểm Thái Bình Dương Tara đã đưa ra ánh sáng rằng tuổi thọ lâu dài của một số loài san hô có thể có một lý do khác: sự nhân đôi của một số gen nhất định. Nhiều gen quan trọng hiện diện nhiều lần trong bộ gen. Các nhà nghiên cứu đã có thể xác định điều này thông qua giải trình tự bộ gen của san hô sử dụng một kỹ thuật mới có độ phân giải cao. Kỹ thuật này được gọi là trình tự đọc dài không chỉ giúp xác định tập hợp các gen hiện có mà còn xem xét thứ tự của chúng trong bộ gen. Theo Voolstra, sự hiện diện phổ biến của quá trình sao chép gen có thể là một lời giải thích khả dĩ cho lý do tại sao san hô có thể sống hàng nghìn năm mặc dù bị phơi nhiễm, ví dụ, với bức xạ cực tím ở vùng nước nông.

Chuyến thám hiểm Thái Bình Dương Tara, được đặt theo tên của con tàu nghiên cứu, sẽ cung cấp tài liệu cho các phân tích quy mô lớn về sự đa dạng của hệ sinh thái rạn san hô trong nhiều năm tới. Điều cũng làm cho chương trình trở nên độc đáo là các mẫu được thu thập từ nhiều địa điểm và trong nhiều năm. Các nhà nghiên cứu đã kiểm tra san hô ở mỗi địa điểm theo cách giống hệt nhau, điều này làm cho kết quả hoàn toàn có thể so sánh được.

Toàn bộ bộ sưu tập dữ liệu có thể truy cập miễn phí

Tất cả các bộ dữ liệu đều có thể truy cập mở và được mô tả đầy đủ với các phép đo vật lý và hóa học đi kèm để cung cấp chúng như một nguồn tài nguyên khoa học cho tất cả các nhà nghiên cứu. “Điều này là duy nhất”, Voolstra nói. “Đây là bộ sưu tập tập dữ liệu lớn nhất về các rạn san hô từng được thu thập và nó hoàn toàn là truy cập mở.” Mong muốn là việc thu thập dữ liệu này sẽ đóng vai trò là nền tảng và hàng tồn kho để hướng dẫn nghiên cứu trong tương lai về các rạn san hô trên toàn thế giới trong nhiều năm.

Kết quả quan sát được

• Kết quả đầu tiên từ chuyến thám hiểm Thái Bình Dương Tara để nghiên cứu các rạn san hô được công bố:
  • Đa dạng sinh học vi sinh vật toàn cầu lớn hơn nhiều so với ước tính trước đây
  •  Tác động của môi trường đến sự thích nghi tiến hóa mang tính đặc thù của loài
  • Các gen quan trọng trong san hô được nhân đôi
• Toàn bộ tập dữ liệu có sẵn miễn phí
• Thông tin thêm về chuyến thám hiểm Thái Bình Dương Tara trên khuôn viên.kn: https://www.campus.uni-konstanz.de/en/science/the-rainforest-of-the-oceans
• Ấn phẩm gốc:
  • PE Galand, et al., 2023. Sự đa dạng của hệ vi sinh vật rạn san hô Thái Bình Dương. tự nhiên cộng đồng. 14, 3039. https://doi.org/10.1038/s41467-023-38500-x
  • A. Rouan, et al., 2023. Quy định về độ dài DNA của telomere bị ảnh hưởng bởi sự chênh lệch nhiệt độ theo mùa ở san hô tồn tại trong thời gian ngắn chứ không phải ở san hô tạo rạn san hô tồn tại lâu dài. tự nhiên cộng đồng. 14, 3038. https://doi.org/10.1038/s41467-023-38499-1
  • B. Noel, et al., 2023. Các bản sao song song phổ biến và sự tiến hóa hội tụ định hình bộ gen của san hô. Bộ gen sinh học. 24, 123. https://doi.org/10.1186/s13059-023-02960-7
  • F. Lombard, et al., 2023. Mở tài nguyên khoa học từ chuyến thám hiểm Thái Bình Dương Tara trên khắp hệ sinh thái rạn san hô và đại dương bề mặt. Dữ liệu Khoa học 10, 324. https://doi.org/10.1038/s41597-022-01757-w
  • C. Belser, et al., 2023. Khung omics tích hợp để mô tả đặc điểm của hệ sinh thái rạn san hô từ chuyến thám hiểm Thái Bình Dương Tara. Dữ liệu Khoa học 10, 326. https://doi.org/10.1038/s41597-023-02204-0
• Được tài trợ bởi CNRS, PSL, CSM, EPHE, Genoscope, CEA, Inserm, Université Côte d’Azur, ANR, agnès b., UNESCO-IOC, Quỹ Veolia, Quỹ Hoàng tử Albert II de Monaco, Région Bretagne, Billerudkorsnas, AmerisourceBergen Company, Lorient Agglomération, Oceans by Disney, L’Oréal, Biotherm, France Collectivités, Fonds Français pour l’Environnement Mondial (FFEM), Etienne Bourgois và Tara Ocean Foundation