The Potential for Horizontal Gene Transfer in Sea Ice
Notice bibliographique
Résumé
Jody W. Deming, School of Oceanography and Astrobiology Program, University of Washington, USA and Origins Institute, McMaster University, Canada (rec3141@mcmaster.ca) Although ‘follow the water’ has long been a mantra in astrobiology, the dominant state of water in our solar system is not as a liquid but as a solid. Water ice is present in abundance on the satellites of Saturn and Jupiter, including Titan and Europa, on Mars, on the Moon, and it may have played a prominent role in the evolution of life on Earth during putative ‘snowball Earth’ episodes. One form of solid water present on Earth today is sea ice, an extreme environment characterized by low temperature (−2 to −35◦C) and high salinity (35 to 270 parts per thousand) in its brine inclusions, where microbes have been observed to reside. The physical concentration of microorganisms and the subsequent imposition of physical, chemical, and biological stresses in autumn and winter sea ice brine may favor the occurrence of horizontal gene transfer there, which in turn is expected to aid in the adaptation of microorganisms to this seasonally and epochally dynamic environment. As part of the International Polar Year (IPY) Circumpolar Flaw Lead System Study (CFL) we found high concentrations of bacteria, viruses, and extracellular free DNA in sea ice brine relative to underlying seawater (Fig. 1), each a proxy for the raw materials required for horizontal gene transfer by conjugation, transduction, and transformation, respectively. Transduction is suggested as a prominent form of horizontal gene transfer in sea ice due to extremely high virus-to-bacteria contact rates predicted in sea ice brine (Fig. 2) and the presence of stressors, like rapid changes in temperature and salinity, that have been shown to promote the induction of prophage into the lytic cycle. Horizontally transferred genes with particular utility in sea ice may include those encoding for the production, degradation, or alteration of extracellular polymeric substances or compatible solutes, compounds thought to have utility as cryoprotectants and osmoprotectants. Complete genome comparisons using a sea ice affiliated psychrophilic gammaproteobacterium, Colwellia psychrerythraea, revealed evidence for the horizontal acquisition of genes necessary for the complete catabolism of glycine betaine (Fig. 3), a common compatible solute used for protection against salt stress by members of all three Domains of life. Growth experiments using a defined medium indicated that sarcosine (an intermediate in the catabolism of glycine betaine) was utilized by Colwellia psychrerythraea and several other isolates of Colwellia as a sole source of organic carbon and nitrogen, suggesting that the horizontally transferred operon was expressed in vitro.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».