外洋における繊毛藻の多様性と分布の水平・垂直スケールでの分布

Ciliate diversity and distribution across horizontal and vertical scales in the open ocean.

• Oriol Canals
• Aleix Obiol
• Imer Muhovic
• Dolors Vaqué
• Ramon Massana

抄録

繊毛虫は地球上のほぼすべての環境に生息する世界的に分布する真核生物である。繊毛藻は細胞サイズが10μmから数mmのものまであるが、分子生物学的調査ではピコサイズ（<2-3μm）の割合で繰り返し報告されている。ここでは、サイズの異なる画分を持つ既存のデータセット（BioMarKsとTara Oceans）を用いて、おそらく濾過中の細胞破壊に由来する繊毛のピコサイズシグナルが、海洋における繊毛の生物多様性と生物地理学を研究する上で有益で信頼性の高いものであることを実証した。次に、マラスピナ-2010とタラ海洋の2つの周航探査で得られたピコ-真核生物分画の配列を用いて、全世界の海洋における繊毛藻の分類学的構成と水平・垂直分布についての洞察を与えた。その結果、温帯海域から熱帯海域までの海面に沿った繊毛藻群集の高い均質性が示唆され、繊毛藻群集は少数の豊富で広範囲に分布する分類群集に支配されていることがわかりました。また、単一の海域では非常に少数の分類群が発見されており、地球規模の海洋における繊毛類のコスモポリタニズムが高いことを示唆しています。垂直プロファイルでは、水深4,000mまでの海域で繊毛類が検出され、垂直方向に明確な群集構造を形成していることが確認された。この結果は、深海の栄養網に深く統合された生物であることを裏付ける証拠となりました。

Ciliates are globally distributed eukaryotic organisms inhabiting virtually all environments on Earth. Although ciliates range from 10 µm to a few millimetres in cell size, they are repeatedly reported in the pico-sized fraction (<2-3 µm) of molecular surveys. Here, we used existing data sets (BioMarKs and Tara Oceans) with different size fractions to demonstrate that the ciliate pico-sized signal, probably derived from cell breakage during filtration, is informative and reliable to study marine ciliate biodiversity and biogeography. We then used sequences from the pico-eukaryotic fraction of two circumnavigation expeditions, Malaspina-2010 and Tara Oceans, to give insights into the taxonomic composition and horizontal and vertical distribution of ciliates in the global ocean. The results suggested a high homogeneity of ciliate communities along the ocean surface from temperate to tropical waters, with ciliate assemblages dominated by a few abundant and widely distributed taxa. Very few taxa were found in a single oceanic region, therefore suggesting a high level of ciliate cosmopolitanism in the global ocean. In vertical profiles, ciliates were detected up to 4,000 m depth, and a clear vertical community structuring was observed. Our results provided evidence supporting ciliates as deeply integrated organisms in the deep-sea trophic web, where they may play a relevant role as symbionts of metazoans and grazers of prokaryotes and small eukaryotes in the water column and in aggregates.

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