The influence of depth on the global deep-sea plasmidome

Abstract

Plasmids play a crucial role in facilitating genetic exchange and enhancing the adaptability of microbial communities. Despite their importance, environmental plasmids remain understudied, particularly those in fragile and underexplored ecosystems such as the deep-sea. In this paper we implemented a bioinformatics pipeline to study the composition, diversity, and functional attributes of plasmid communities (plasmidome) in 81 deep-sea metagenomes from the Tara and Malaspina expeditions, sampled from the Pacific, Atlantic, and Indian Oceans at depths ranging from 270 to 4005 m. We observed an association between depth and plasmid traits, with the 270–1000 m range (mesopelagic samples) exhibiting the highest number of plasmids and the largest plasmid sizes. Plasmids of Alphaproteobacteria and Gammaproteobacteria were predominant across the oceans, particularly in this depth range, which also showed the highest species diversity and abundance of metabolic pathways, including aromatic compound degradation. Surprisingly, relatively few antibiotic resistance genes were found in the deep-sea ecosystem, with most being found in the mesopelagic layer. These included classes such as beta-lactamase, biocide resistance, and aminoglycosides. Our study also identified the MOBP and MOBQ relaxase families as prevalent across various taxonomic classes. This research underscores the importance of studying the plasmidome independently from the chromosomal context. Our limited understanding of the deep-sea’s microbial ecology, especially its plasmidome, necessitates caution in human activities like mining. Such activities could have unforeseen impacts on this largely unexplored ecosystem.

Los plácidos desempeñan un papel crucial a la hora de facilitar el intercambio genético y mejorar la adaptabilidad de las comunidades microbianas. comunidades microbianas. A pesar de su importancia, los plácidos ambientales siguen siendo poco estudiados, sobre todo en ecosistemas frágiles y poco explorados, como las profundidades marinas. En este artículo bioinformática para estudiar la composición, diversidad y atributos funcionales de las comunidades de plácidos (plasmidomas). funcionales de las comunidades de plácidos (plasmidoma) en 81 meta genomas de aguas profundas muestreos en los océanos Pacífico, Atlántico e Índico, a profundidades comprendidas entre 270 y 4005 m. Observamos una asociación entre los meta genomas de aguas profundas y los meta genomas de aguas profundas. 4005 m. Observamos una relación entre la profundidad y los rasgos de los plácidos. (muestras mesopelágicas) el mayor número y tamaño de plácidos. Los plácidos de Alphaproteobacteria y Gammaproteobacteria predominaban en todos los océanos, especialmente en este rango de profundidad, que también mostró la mayor diversidad de especies y abundancia de vías metabólicas, incluida la degradación de compuestos aromáticos. Sorprendentemente, se encontraron relativamente pocos genes de resistencia a los antibióticos en el ecosistema de aguas profundas. resistencia a los antibióticos en el ecosistema de aguas profundas. mesopelágica. Entre ellos figuraban clases como la betalactamasa, la resistencia a los biocidas y los amino glucósidos. Nuestro estudio Nuestro estudio también identificó las familias de relajasa MOBP y MOBQ como prevalen-tes en varias clases taxonómicas. taxonómicas. Esta investigación subraya la importancia de estudiar el plasmidoma independientemente del contexto cromosómico. del contexto cromosómico. Nuestra limitada comprensión de la ecología microbiana de las profundidades marinas, especialmente de su plasmidoma, requiere un estudio más detallado. especialmente su plasmidoma, exige precaución en actividades humanas como la minería. Estas actividades podrían tener consecuencias imprevistas en este ecosistema en gran parte inexplorado.