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Microbial Hotspots in Lithic Macrohabitats Inferred from DNA Fractionation and Metagenomics in the Atacama Desert

Schulze-Makuch, Dirk und Lipus, Daniel und Arens, Felix und Baqué, Mickael und Bornemann, Till L. V. und de Vera, Jean Pierre Paul und Flury, Markus und Frösler, Jan und Heinz, Jacob und Hwang, Yunha und Kounaves, Samuel P. und Mangelsdorf, Kai und Meckenstock, Rainer U. und Pannekens, Mark und Probst, Alexander J. und Sáenz, Johan S. und Schirmack, Janosch und Schloter, Michael und Schmitt-Kopplin, Philippe und Schneider, Beate und Uhl, Jenny und Vestergaard, Gisle und Valenzuela, Bernardita und Zamorano, Pedro und Wagner, Dirk (2021) Microbial Hotspots in Lithic Macrohabitats Inferred from DNA Fractionation and Metagenomics in the Atacama Desert. Microorganisms, 9, Seite 1038. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/microorganisms9051038. ISSN 2076-2607.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
6MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2076-2607/9/5/1038

Kurzfassung

The existence of microbial activity hotspots in temperate regions of Earth is driven by soil heterogeneities, especially the temporal and spatial availability of nutrients. Here we investigate whether microbial activity hotspots also exist in lithic microhabitats in one of the most arid regions of the world, the Atacama Desert in Chile. While previous studies evaluated the total DNA fraction to elucidate the microbial communities, we here for the first time use a DNA separation approach on lithic microhabitats, together with metagenomics and other analysis methods (i.e., ATP, PLFA, and metabolite analysis) to specifically gain insights on the living and potentially active microbial community. Our results show that hypolith colonized rocks are microbial hotspots in the desert environment. In contrast, our data do not support such a conclusion for gypsum crust and salt rockenvironments, because only limited microbial activity could be observed. The hypolith community is dominated by phototrophs, mostly Cyanobacteria and Chloroflexi, at both study sites. The gypsum crusts are dominated by methylotrophs and heterotrophic phototrophs, mostly Chloroflexi, and the salt rocks (halite nodules) by phototrophic and halotolerant endoliths, mostly Cyanobacteria and Archaea. The major environmental constraints in the organic-poor arid and hyperarid Atacama Desert are water availability and UV irradiation, allowing phototrophs and other extremophiles to play a key role in desert ecology.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/142321/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Microbial Hotspots in Lithic Macrohabitats Inferred from DNA Fractionation and Metagenomics in the Atacama Desert
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schulze-Makuch, DirkTU Berlin, Germany, GFZ Potsdam, Leibnitz-Institu (IGB) Stechlin, School of the Environment, Pullmann USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lipus, DanielGFZ German Research Center for Geosciences PotsdamNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Arens, FelixCenter of Astronomy & Astrophysics, Technical University Berlin, 10623 Berlin, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baqué, MickaelMickael.Baque (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6696-6030NICHT SPEZIFIZIERT
Bornemann, Till L. V.University of Duisburg-Essen, Dep. of ChemistryNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
de Vera, Jean Pierre Pauljean-pierre.devera (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Flury, MarkusWashington State University Pullmann & PuyallupNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Frösler, JanUniversität Duisburg-Essen, Germany, jan.froesler (at) uni-due.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heinz, JacobTU Berlin, Center for Astronomiy and AstrophysicsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hwang, YunhaTU Berlin, Center for Astronomiy and AstrophysicsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kounaves, Samuel P.Department of Chemistry, Tufts University, Medford & Imperial College LondonNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mangelsdorf, KaiSection Organic Geochemistry, GFZNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meckenstock, Rainer U.Biofilm Centre, University of Duisburg-Essen, 45141 Essen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pannekens, MarkUniversity of duisburg-Essen, Dep. of ChemistriyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Probst, Alexander J.University of Duisburg-Essen, Group for Aquatic Microbial Ecology, Essen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sáenz, Johan S.Research Unit for Comparative Microbiome Analysis Helmholtz Zentrum MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schirmack, JanoschCenter of Astronomy & Astrophysics, Technical University Berlin, 10623 Berlin, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schloter, MichaelResearch Unit for Comparative Microbiome Analysis Helmholtz Zentrum MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmitt-Kopplin, PhilippeResearch Unit for Comparative Microbiome Analysis Helmholtz Zentrum München,NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schneider, BeateGFZ German Research Center for Geosciences, Potsdam & Federal Inst. for Materials research and Testing BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Uhl, JennyResearch Unit Analystical BioGeoChemistry, Helmholtz Zentrum MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vestergaard, GisleTU Denmark, Dep. of Health Technology, LyngbyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Valenzuela, BernarditaLaboratorio de Microorganismos Extremófilos, University of Antofagasta, Antofagasta, ChileNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zamorano, PedroLaboratorio de Microorganismos Extremófilos, University of Antofagasta, Antofagasta 02800, ChileNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, DirkGFZ German Research Centre for Geosciences, Helmholtz Centre Potsdam & Univeristy of Potdam, Inst. of GeosciencesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2021
Erschienen in:Microorganisms
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:9
DOI:10.3390/microorganisms9051038
Seitenbereich:Seite 1038
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2076-2607
Status:veröffentlicht
Stichwörter:hyperarid; habitat; desert ecology; extremophile; endolith; hypolith
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Planetary Evolution and Life
Standort: Berlin-Adlershof , Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetare Labore
Raumflugbetrieb und Astronautentraining > Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC)
Hinterlegt von: Herrmann, Astrid
Hinterlegt am:19 Mai 2021 15:00
Letzte Änderung:04 Feb 2022 07:39

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