Ekologi dan Keanekaragaman Mikroba

Ekologi dan keanekaragaman mikroba mengkaji variasi mikroorganisme yang menakjubkan, hubungan evolusioner mereka, dan peran yang mereka mainkan dalam komunitas dan ekosistem di seluruh biosfer.

Definition

Ekologi dan keanekaragaman mikroba adalah studi tentang variasi mikroorganisme, hubungan evolusioner mereka, dan interaksi mereka satu sama lain dan dengan lingkungan mereka.

Scope

Bidang ini mencakup organisasi filogenetik kehidupan menjadi tiga domain berdasarkan sekuens molekuler; keanekaragaman bakteri, arkea, dan eukariota mikroba; arkea dan ekstremofil yang tumbuh subur di lingkungan ekstrem; struktur dan fungsi komunitas mikroba dan biofilm; mikrobioma terkait inang; dan metode molekuler independen kultur yang mengungkapkan mayoritas yang tidak dapat dikultur. Ini membingkai mikroba sebagai fondasi siklus biogeokimia dan fungsi ekosistem.

Sub-topics

• Archaea and Extremophiles
• Microbial Communities and Biofilms
• Microbial Phylogeny and the Three Domains
• Microbiomes and Host Associations

Core questions

• Bagaimana mikroorganisme berhubungan satu sama lain dan dengan kehidupan lain?
• Apa yang menyebabkan keanekaragaman kehidupan mikroba yang sangat luas?
• Bagaimana komunitas mikroba berkumpul dan berfungsi?
• Bagaimana metode molekuler mengungkapkan mikroba yang tidak dapat dikultur?

Key theories

Pohon kehidupan tiga domain

Perbandingan sekuens RNA ribosom mengungkapkan bahwa kehidupan terbagi menjadi tiga domain, Bakteri, Archaea, dan Eukarya, dengan arkea membentuk garis keturunan yang berbeda, membentuk kembali pemahaman tentang hubungan evolusioner.

Pandangan molekuler tentang keanekaragaman mikroba

Pengurutan gen RNA ribosom independen kultur dari lingkungan menunjukkan bahwa sebagian besar keanekaragaman mikroba belum pernah dikultur, mengubah perkiraan luas dan struktur kehidupan mikroba.

Mechanisms

Hubungan filogenetik di antara mikroba disimpulkan dari sekuens molekuler yang terlestarikan, terutama gen RNA ribosom, yang berfungsi sebagai kronometer evolusioner. Metode independen kultur mengamplifikasi dan mengurutkan gen-gen ini secara langsung dari sampel lingkungan, mengungkapkan komposisi komunitas tanpa kultivasi. Dalam komunitas, mikroba berinteraksi melalui kompetisi, kerja sama, dan pertukaran metabolik, mengatur diri menjadi kumpulan terstruktur seperti biofilm dan mikrobioma yang mendorong proses ekosistem.

Clinical relevance

Komunitas mikroba mendorong siklus global karbon, nitrogen, sulfur, dan elemen lainnya, mempertahankan kesuburan tanah dan kualitas air, serta membentuk mikrobioma terkait inang yang memengaruhi biologi tumbuhan dan hewan, menjadikan ekologi mikroba fundamental bagi ilmu lingkungan, pertanian, dan penelitian terkait kesehatan.

History

Ekologi mikroba didirikan oleh Winogradsky dan Beijerinck pada akhir abad kesembilan belas. Studi RNA ribosom Carl Woese pada tahun 1970-an mengungkapkan tiga domain kehidupan dan kekhasan arkea, dan Norman Pace serta yang lainnya kemudian menggunakan metode molekuler untuk menunjukkan bahwa sebagian besar keanekaragaman mikroba di alam tetap tidak dapat dikultur.

Key figures

• Carl Woese
• Norman Pace
• Sergei Winogradsky
• Martinus Beijerinck

Seminal works

• woese1977
• pace1997
• madigan2018

Frequently asked questions

Mengapa sebagian besar mikroba dikatakan tidak dapat dikultur?

Survei molekuler lingkungan alami mendeteksi lebih banyak keanekaragaman mikroba daripada yang dapat ditumbuhkan di laboratorium, karena sebagian besar mikroba memiliki persyaratan pertumbuhan yang spesifik atau tidak diketahui. Pengurutan independen kultur mengungkapkan organisme ini meskipun mereka belum dikultur.

Apa tiga domain kehidupan?

Berdasarkan perbandingan sekuens molekuler, kehidupan dibagi menjadi tiga domain: Bakteri, Archaea, dan Eukarya. Archaea adalah prokariota yang membentuk garis keturunan yang berbeda dari bakteri, sebuah penemuan yang membentuk kembali pandangan tentang hubungan evolusioner.