Metagenomic survey reveals hydrocarbon biodegradation potential of Canadian high Arctic beaches
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Decreasing sea ice coverage across the Arctic Ocean due to climate change is expected to increase shipping activity through previously inaccessible shipping routes, including the Northwest Passage (NWP). Changing weather conditions typically encountered in the Arctic will still pose a risk for ships which could lead to an accident and the uncontrolled release of hydrocarbons onto NWP shorelines. We performed a metagenomic survey to characterize the microbial communities of various NWP shorelines and to determine whether there is a metabolic potential for hydrocarbon degradation in these microbiomes. RESULTS: We observed taxonomic and functional gene evidence supporting the potential of NWP beach microbes to degrade various types of hydrocarbons. The metagenomic and metagenome-assembled genome (MAG) taxonomy showed that known hydrocarbon-degrading taxa are present in these beaches. Additionally, we detected the presence of biomarker genes of aerobic and anaerobic degradation pathways of alkane and aromatic hydrocarbons along with complete degradation pathways for aerobic alkane degradation. Alkane degradation genes were present in all samples and were also more abundant (33.8 ± 34.5 hits per million genes, HPM) than their aromatic hydrocarbon counterparts (11.7 ± 12.3 HPM). Due to the ubiquity of MAGs from the genus Rhodococcus (23.8% of the MAGs), we compared our MAGs with Rhodococcus genomes from NWP isolates obtained using hydrocarbons as the carbon source to corroborate our results and to develop a pangenome of Arctic Rhodococcus. Our analysis revealed that the biodegradation of alkanes is part of the core pangenome of this genus. We also detected nitrogen and sulfur pathways as additional energy sources and electron donors as well as carbon pathways providing alternative carbon sources. These pathways occur in the absence of hydrocarbons allowing microbes to survive in these nutrient-poor beaches. CONCLUSIONS: Our metagenomic analyses detected the genetic potential for hydrocarbon biodegradation in these NWP shoreline microbiomes. Alkane metabolism was the most prevalent type of hydrocarbon degradation observed in these tidal beach ecosystems. Our results indicate that bioremediation could be used as a cleanup strategy, but the addition of adequate amounts of N and P fertilizers, should be considered to help bacteria overcome the oligotrophic nature of NWP shorelines.
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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 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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 ».