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English to French: CYANOBACTERIAL SYMBIONTS DIVERGED IN THE LATE CRETACEOUS TOWARDS LINEAGE-SPECIFIC NITROGEN FIXATION FACTORIES IN SINGLE-CELLED PHYTOPLANKTON General field: Science Detailed field: Environment & Ecology
Source text - English Researchers from the Spanish National Research Council – CSIC (Spain), alongside colleagues from several international institutions, have delved into the characterization of an unusual relationship between marine planktonic microorganisms involved in the marine nitrogen cycle. This longstanding relationship evolved 90 million years ago in the Cretaceous at a time when the Earth oceans were nutrient deprived.
This study, which used data from the Tara Oceans expedition and partially realised in the framework of OCEANOMICS, is published in Nature Communications
Press release
Nitrogen is an essential component of the amino acids that make up proteins and of nucleic acids like DNA. However, whilst nitrogen is hugely abundant in the atmosphere (up to 80%), most organisms can’t breathe nitrogen; they rely on bacteria to take it from the atmosphere and transform it into bioavailable nitrogen that other organisms of the marine food web can use. Thus, oceanic primary productivity would not occur without these nitrogen-fixing bacteria. A group of photosynthetic bacteria known as cyanobacteria are among the microbes displaying this capability.
Very recently a bizarre cyanobacterium has been discovered – a unicellular nitrogen fixer crippled in its photosynthetic capabilities and that was enslaved by a more complex host cell. The new findings have revealed that the sole purpose of this cyanobacterium, called UCYN-A, is to provide nitrogen to its host, a single-celled prymnesiophyte alga, and this ‘enslaving event’ occurred around 90 million years ago, towards the end of the Cretaceous, just after a paleo-oceanographic context in which the lowest nutrient regime of the last 500 million years occurred.
« The obligatory nature of this symbiosis together with the genome reduction suffered by UCYN-A and the expression of their genome content, mainly focused on nitrogen fixation, suggest that we are facing a similar evolutionary process that led to chloroplasts in plants, that is the formation of an organelle of bacterial origin whose function is to provide nitrogen to its host » explains the first author of the study, Francisco M. Cornejo-Castillo (CSIC, Spain).
The study, with implications in evolutionary biology, describes two symbiotic partnerships formed by two ‘sister’ UCYN-A species and two ‘sister’ prymnesiophyte species, which apparently evolved in parallel. This work provides epifluorescence microscopy images that show the specificity of the two symbiotic systems in which the partner fidelity by each symbiotic pair is demonstrated. The hosting cells, the two prymnesiophyte species, could have acted as a physical barrier isolating the cyanobacterial ancestor of the UCYN-A symbionts and originating new UCYN-A species.
Dr Silvia G. Acinas, from ICM-CSIC in Spain, who led the study, said: « This is a very important symbiotic system in marine environments because they are globally distributed, playing a significant role in nitrogen and carbon marine cycles. »
This research has been made possible thanks to the metagenome and metatranscriptome datasets obtained from the Tara Oceans oceanographic expedition.
Several international laboratories including the University of Bristol (UK), VIB/VUB/KU Leuven (Belgium), Aix-Marseille Université (France), Centre National de la Recherche Scientifique – CNRS (France), Genoscope (France), European Molecular Biology Laboratory – EMBL (Germany) and the University of California (USA) participated in this study.
Abstract
The unicellular cyanobacterium UCYN-A, one of the major contributors to nitrogen fixation in the open ocean, lives in symbiosis with single-celled phytoplankton. UCYN-A includes several closely related lineages whose partner fidelity, genome-wide expression and time of evolutionary divergence remain to be resolved. Here we detect and distinguish UCYN-A1 and UCYN-A2 lineages in symbiosis with two distinct prymnesiophyte partners in the South Atlantic Ocean. Both symbiotic systems are lineage specific and differ in the number of UCYN-A cells involved. Our analyses infer a streamlined genome expression towards nitrogen fixation in both UCYN-A lineages. Comparative genomics reveal a strong purifying selection in UCYN-A1 and UCYN-A2 with a diversification process ∼91 Myr ago, in the late Cretaceous, after the low-nutrient regime period occurred during the Jurassic. These findings suggest that UCYN-A diversified in a co-evolutionary process, wherein their prymnesiophyte partners acted as a barrier driving an allopatric speciation of extant UCYN-A lineages.
Translation - French Des chercheurs du Conseil Supérieur de la Recherche Scientifique (CSIC - Espagne), aux côtés de collègues de plusieurs institutions internationales, se sont penchés sur la caractérisation d'une relation singulière entre les micro-organismes planctoniques impliqués dans le cycle de l'azote marin. Cette relation de longue date a évolué il y a 90 millions d'années au Crétacé, à une époque où les océans mondiaux étaient carencés en nutriments.
Cette étude, utilisant les données de l'expédition Tara Oceans et partiellement réalisée dans le cadre du projet OCEANOMICS, est publiée dans Nature Communications
Communiqué de presse
L'azote est un composant essentiel des acides aminés constituant les protéines et des acides nucléiques, tels que l'ADN. Toutefois, alors que l'azote est extrêmement abondant dans l'atmosphère (jusqu'à 80%), la plupart des organismes ne peuvent le respirer et comptent sur les bactéries pour l’extraire de l'atmosphère et le transformer en azote bio-disponible que d'autres organismes de la chaîne alimentaire marine peuvent utiliser. La productivité primaire océanique n’aurait donc pas lieu en l’absence de ces bactéries fixatrices d'azote. Un groupe de bactéries photosynthétiques, appelées cyanobactéries, figurent parmi les microbes présentant cette capacité.
Une cyanobactérie insolite a récemment été découverte : un fixateur d'azote unicellulaire devenu incapable d’user de ses capacités photosynthétiques et désormais asservi par une cellule hôte plus complexe. Les nouveaux résultats ont révélé que le seul but de cette cyanobactérie, appelée UCYN-A, est de fournir de l'azote à son hôte, une algue prymnésiophyte unicellulaire, et que cet « événement asservissant » a eu lieu il y a près de 90 millions d'années, vers la fin du Crétacé, juste après un épisode paléo-océanographique pendant lequel est survenu le régime nutritif le plus bas des 500 derniers millions d’années.
« Le caractère obligatoire de cette symbiose, ainsi que la réduction du génome subie par UCYN-A et l’expression de leur contenu génomique, principalement axé sur la fixation de l’azote, suggèrent que nous sommes confrontés à un processus évolutif similaire à celui qui a conduit aux chloroplastes des plantes, à savoir la formation d’un organite d’origine bactérienne dont la fonction est de fournir de l’azote à son hôte », explique le premier auteur de l’étude, Francisco M. Cornejo-Castillo (CSIC, Espagne).
Cette recherche a des implications en biologie évolutive : elle décrit deux partenariats symbiotiques, formés par deux couples d’espèces « sœurs » de UCYN-A et de prymnésiophytes, ayant apparemment évolué parallèlement. Cette étude fournit des images provenant de microscopie à épifluorescence montrant la spécificité de ces deux systèmes symbiotiques dans lesquels la fidélité du partenaire pour chaque paire symbiotique est démontrée. Les cellules hôtes – les deux espèces de prymnésiophyte – sont susceptibles d’avoir constitué une barrière physique isolant l’ancêtre cyanobactérien des symbiotes UCYN-A et d'être à l’origine de nouvelles espèces de UCYN-A.
Dr Silvia G. Acinas (ICM-CSIC - Espagne), directrice de la présente étude, a déclaré : « Ces systèmes symbiotiques sont très importants dans les environnements océaniques du fait de leur distribution mondiale et de leur rôle majeur dans les cycles de l'azote et du carbone marins. »
Cette recherche a été rendue possible grâce aux jeux de données métagénomiques et métatranscriptomiques obtenus lors de l'expédition océanographique Tara Oceans.
Plusieurs laboratoires internationaux, incluant l'université de Bristol (Royaume-Uni), le VIB/VUB/KU de Leuven (Belgique), l’université Aix-Marseille (France), le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS - France), le Genoscope (France), le laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL - Allemagne) et l'université de Californie (États-Unis), ont participé à cette étude.
Résumé
La cyanobactérie unicellulaire UCYN-A, l'un des principaux contributeurs à la fixation de l'azote dans l'océan profond, vit en symbiose avec le phytoplancton unicellulaire. UCYN-A comprend plusieurs lignées étroitement liées dont la fidélité du partenaire, l’expression du génome entier et l'époque de divergence évolutive restent à explorer. Dans cette étude, nous identifions et distinguons les lignées UCYN-A1 et UCYN-A2 en symbiose avec deux partenaires prymnésiophytes distincts dans l'océan Atlantique Sud. Les deux systèmes symbiotiques témoignent d’une lignée spécifique et se différencient par le nombre de cellules UCYN-A impliquées. Nos analyses concluent à une expression simplifiée du génome en ce qui concerne la fixation d'azote dans les deux lignées UCYN-A. La génomique comparative révèle une importante sélection purificatrice au sein des cyanobactéries UCYN-A1 et UCYN-A2, couplée à un processus de diversification survenus il y a environ 91 millions d'années, à la fin du Crétacé, après une période de régime nutritif faible au cours du Jurassique. Ces résultats suggèrent que les symbiotes UCYN-A s’est diversifié par le biais d’un processus de co-évolution, au cours duquel leur partenaire prymnésiophyte ont agi comme une barrière conduisant à une spéciation allopatrique des lignées UCYN-A existantes.
English to French: Thanks Plankton General field: Science Detailed field: Environment & Ecology
Source text - English Five reasons to thank plankton
Have you thanked plankton recently? You haven't, have you? No one ever does.
It's not like they're not adorable. There's bacteria, algae, jelly fish, tids baby crabs, basically everything that drift around the ocean currents can be called plankton. They're just so photogenic that books just come out filled with pictures of them. But they don't just float around all day looking pretty. It turns out plankton are keeping us all alive. So start your thank you notes now because here are 5 reasons to thank plankton:
Number 1: air. Everyone loves trees. Trees fill the air with oxygen, and stop global warming, and save the planet. So how come no one mentions that photosynthetic plankton, like these diatoms, produce as much oxygen as all the rain forest and land plants put together, and absorb carbon dioxide, and slow down climate change. Oh! And they've been doing it for 3 billion years! Take that to trees. Thanks plankton.
Number 2: fuel. Here's another thing trees get all the credit for. Fuel. You can chop them down as firewood or dig their remains up as coal, but the biggest energy source is oil. And can you guess what that precious precious oil is made from? What a surprise! It's plankton! Single cell creatures, like diatoms and dinoflagellates, die and sink to the sea floor where they're crushed and transformed over millions of years into oil and natural gas. Sure, dead trees contribute some of it... But the plankton had a 3 billion year head start, making them the world largest supplier of fossil fuel. So much for saving the planet! Thanks plankton.
Number 3: rocks. When we're not burning plankton remains for fuel, we're building houses from them. From St Paul's cathedral to the great pyramids, some of our favorite chunks of rock were once at the bottom of the sea. Hard shells, like on these foraminifera, fall to the ocean floor and end up cemented into sedimentary rocks. Chalk is basically entirely plankton. So what have we learnt? That's right: plankton rocks! Thanks plankton.
Number 4: fish fingers. OK, so maybe you can technically survive without fish fingers, or salmon, sushi, mussels, tuna-mayo sandwiches... OK, let's just say you're vegetarian. The point is, all sea creatures, delicious or otherwise, depend on plankton somewhere in the food chain. Our pals, the photosynthetic plankton, turn sun light into food for hungry zooplankton, some of which – like krill – feed ever bigger marine predators. So if you liked “Finding Nemo”, don't thank Disney, don't thank Pixar, thank plankton! Thanks plankton.
Number 5: your face. Without plankton, you wouldn't have a face, or legs, or a gallbladder. What I'm getting at here, is that we all kind of evolved from plankton. Back when life was just single cells floating in the ocean, plankton organisms invented photosynthesis, they invented eating each other, they eventually invented the wonder that is multicellular life which would eventually lead to… us. OK, they didn't technically invent your actual face, but they certainly help evolution get there. Planks thankton.
Time for a conclusion. Plankton gives you air to breathe, keeps you warm at night, fuels your car, puts food on the table, leads to the evolution of your entire species and doesn't even ask for a favor in return. Plankton's got your back, man. He's always there for you. So take a minute, right now, to appreciate what you've got and say: “Thanks plankton. We love you guys!"
Translation - French Avez-vous remercié le plancton récemment ? Non, n’est-ce-pas ? Personne ne le fait jamais.
Ce n’est pas comme s’il n’était pas adorable. Il se compose de bactéries, algues, méduses, gentils bébés crabes... Globalement tout ce qui dérive dans les courants océaniques peut être appelé plancton. Ces organismes sont tellement photogéniques que les livres sont remplis de photos d’eux. Mais ils ne se contentent pas de flotter toute la journée en faisant les beaux. Il s’avère que le plancton nous maintient tous en vie. Alors commencez vos cartes de remerciement dès maintenant car voici 5 raisons d’être reconnaissants envers le plancton :
Numéro 1 : l’air. Tout le monde aime les arbres. Les arbres remplissent l’air d’oxygène, contrent le réchauffement climatique et sauvent la planète. Alors, comment se fait-il que personne ne mentionne que les organismes phytoplanctoniques, comme ces diatomées, produisent autant d’oxygène que toutes les forêts tropicales et les plantes terrestres réunies, et absorbent le dioxyde de carbone, et ralentissent le changement climatique ? Oh ! Et qu’ils le font depuis 3 milliards d’années ! Au temps pour les arbres ! Merci plancton.
Numéro 2 : les combustibles. Encore un point sur lequel les arbres reçoivent tout le mérite. Les combustibles. Vous pouvez couper tous les arbres pour en faire du bois de chauffage ou déterrer leurs restes calcinés en charbon, mais la plus grande source d’énergie demeure le pétrole. Et devinez de quoi est fait ce précieux pétrole ? Quelle surprise ! De plancton ! Les créatures unicellulaires, comme les diatomées et les dinoflagellés, meurent et coulent au fond des océans où elles sont écrasées et transformées pendant des millions d’années en pétrole et en gaz naturel. D’accord, les arbres morts y contribuent en partie. Mais le plancton a 3 milliards d’années d’avance, ce qui fait de lui le plus important fournisseur de combustible fossile. Et voilà pour les sauveurs de la planète ! Merci plancton.
Numéro 3 : les roches. Lorsque nous ne brûlons pas les restes de plancton comme combustible, nous les utilisons pour construire des maisons. Depuis la cathédrale St Paul jusqu’aux grandes pyramides, certains de nos blocs de roches préférés ont un jour été au fond des mers. Les coquilles, comme celles des foraminifères, tombent sur le plancher océanique où elles s'agglomèrent pour former les roches sédimentaires. La craie est principalement composée de plancton. Alors qu'avons-nous appris ? C’est vrai : le plancton déchire ! Merci plancton.
Numéro 4 : les bâtonnets de poisson. OK, peut-être pouvez-vous survivre sans les bâtonnets de poisson, ou le saumon, les sushis, les moules ou les sandwichs thon-mayonnaise... ? OK, disons que vous êtes végétariens. Le fait est que, toutes les créatures de la mer, délicieuses ou non, dépendent du plancton à un endroit ou un autre de la chaîne alimentaire. Notre copain, le phytoplancton, transforme la lumière du soleil en nourriture pour cet affamé de zooplancton – tel que le krill – qui lui-même nourrit de plus grands prédateurs marins. Alors si vous avez aimé « Le monde de Nemo », ne remerciez pas Disney, ne remerciez pas Pixar, remerciez le plancton ! Merci plancton.
Numéro 5 : votre visage. Sans le plancton, vous n’auriez pas de visage, ni de jambes, ou encore de vésicule biliaire. Là où je veux en venir, c’est que nous descendons tous en quelque sorte du plancton. A l’époque où la vie était seulement composée d’organismes unicellulaires flottant dans l’océan, le plancton a inventé la photosynthèse, il a inventé le fait de se nourrir de matière vivante, il a enfin inventé cette merveille qu’est la vie multicellulaire, et qui aboutit à... nous. OK, il n’a pas réellement inventé votre visage, mais il a assurément aidé l’évolution à y parvenir. Plerci mancton.
Il est temps de conclure. Le plancton produit l’air que vous respirez, vous tient chaud la nuit, fournit le carburant pour votre voiture, met du pain sur la table, régit l’évolution toute entière de votre espèce et ne demande même pas une faveur en retour. Il veille sur vous, les gars. Il est toujours là pour vous. Alors, prenez un instant pour apprécier ce que vous avez et dites : "Merci plancton. On vous aime, les gars!"
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I am a multidisciplinary physicist/chemist, freelance scientific translator and professional diver.
I have 11-year research experience in Environment, Atmospheric, Marine, Earth and Planetary Sciences. I have completed a Master of Science degree in “Energy and Environment” and a PhD in “Atmospheric Chemistry and Environmental Physics” in Paris (France).
I also have 10-year experience in science teaching (mathematics, physics & chemistry).
Finally, I am a diving instructor (Padi OWSI, BEES1 specialised in scuba diving) and professional diver (INPP CAH class II mention B),
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