A criosfera (por exemplo, solos de permafrost, características gelo, neve glacial, firn e gelo) oferece um vislumbre do que tipos de organismos persistiu em condições ambientais do passado. Uma vez que estes substratos pode ser dezenas a centenas de milhares de anos de idade, suas comunidades microbianas, quando preservado congeladas desde a deposição, refletem as condições ambientais antigos. Para analisar adequadamente estes ecossistemas e extrair informação biológica significativa de solos congelados e gelo, coleta adequada e processamento das amostras congeladas é necessário. Isto é de extrema importância como projeções climáticas para o século 21 indicam o potencial para um aquecimento acentuado em regiões árticas e sub-árticas 1. Especificamente, Interior do Alasca e Groenlândia são esperados para aquecer cerca de 5 ° C e 7 ° C, respectivamente em 2100 2,3. Isto é esperado para afetar significativamente o solo e comunidades microbianas aquáticos, e, portanto, relacionadaprocessos biogeoquímicos. As temperaturas mais quentes e regime de precipitação alterados são esperados para iniciar a degradação do permafrost em muitas áreas 2-5 potencialmente levando a uma mais grossa, sazonalmente descongelado (ativo) camada 6,7, o degelo dos solos congelados, ea fusão de corpos de gelo enormes, tais como gelo no solo, cunhas de gelo, e segregação de gelo 8. Isto mudaria drasticamente os atributos biogeoquímicos além da biodiversidade de plantas e animais nestes ecossistemas.
gelo glacial e características de sedimentos permafrost e gelo singenéticos ter aprisionado química e evidência biológica de um ambiente representando o que viveu lá no momento as características formado. Por exemplo, no Interior do Alasca, tanto Illinoisan e Wisconsin permafrost com idades estão presentes e este permafrost em particular fornece os locais únicos que datam de moderno a 150.000 anos antes do presente (YBP) que contêm evidência biológica e geoquímica do impact das mudanças climáticas passadas sobre a biodiversidade. Como resultado, estes sedimentos fornecem um registro da biogeoquímica e da biodiversidade ao longo de muitos milhares de anos. Uma vez que a área tem taxas de sedimentação baixos e nunca foi glaciar, as amostras não perturbadas são acessíveis para recolha e análise, tanto de perfuração verticalmente no perfil do solo ou de perfuração horizontal em túneis. Mais importante ainda, existem extensos registros que, especialmente destacar as características únicas de biogeoquímicos permafrost nessa região 9-14. Especificamente, a aplicação da análise de DNA para estimar presença e extensão da biodiversidade em ambas as amostras de gelo e permafrost existentes e antigas permite a exploração da ligação das condições ambientais antigas e habitat para a ocupação por organismos específicos.
Estudos anteriores identificaram impactos climáticos sobre mamíferos, plantas e microorganismos de amostras datando de 50k YBP 11, 15-19, embora cada estudo utilizou uma differemetodologia nt para recolher e descontaminar as permafrost ou gelo núcleos. Em alguns casos, os núcleos de perfuração foram esterilizados 16, 20-21, embora a metodologia específica não esclarecer se os ácidos nucleicos estranhos, foram igualmente eliminadas a partir das amostras. Em outros estudos, 15 isolados bacterianos (por exemplo, Serratia marcescens), bem como as microesferas fluorescentes 22 foram utilizadas para medir a eficácia de processos de descontaminação.
Este experimento foi parte de um estudo maior investigando comunidades microbianas a partir de amostras de permafrost que datam YBP cerca de 40k. O objectivo específico desta parte do estudo foi para descontaminar com sucesso de gelo e permafrost núcleos. Para nosso conhecimento, nenhuma metodologia tem integrado o uso de soluções concebidas para eliminar os ácidos nucleicos estranhos e nucleases associados a partir da porção exterior dos núcleos congelados. Isto apesar do fato de que estas soluções são commonly usado para descontaminar equipamentos de laboratório para experimentos moleculares.
Uma vez que os núcleos foram descontaminadas, o DNA genómico foi extraído utilizando os protocolos desenvolvidos por Griffiths et al. 23 e TOWE et al. 24, quantificado utilizando um espectrofotómetro, e diluiu-se com água estéril, isenta de ADN para atingir 20 ng por reacção. Bacterianas genes 16S rRNA foram amplificadas com primers 331F e 797R e sonda BacTaq 25 e 16S archaeal genes rRNA foram amplificadas com primers Arch 349F e Arch 806R e a sonda TM Arch 516F 26 sob as seguintes condições: 95 ° C durante 600 segundos seguido por 45 ciclos de 95 ° C durante 30 seg, 57 ° C durante 60 segundos, e 72 ° C durante 25 seg, com extensão final a 40 ° C durante 30 seg. Todas as reacções foram conduzidas qPCR em duplicado. Os volumes de reacção de 20 ul incluídos 20 ng de ADN, 10 pM de iniciadores, 5 uM de sonda, e 10 ul da mistura de reacção qPCR. normas for qPCR bacteriana e archaea foram preparadas usando ADN genómico de Pseudomonas fluorescens e Halobacterium salinarum, respectivamente. Ambos foram cresceu até à fase log. As contagens foram realizadas e o ADN foi isolado a partir das culturas. O ADN genómico foi quantificada com um espectrofotómetro com o pressuposto de um e seis cópias do gene 16S rRNA por genoma de H. salinarum e P. fluorescens, respectivamente 27-28. número de cópias dos genes de bactérias e archaea foram calculados com base na curva padrão, log-transformada em conta as especificidades desiguais entre tratamentos, e avaliados por análise de variância.
Composição da comunidade foi determinada por sequenciamento do gene 16S rRNA usando células de fluxo e tecnologias de amplificação ponte e analisar as comunidades com insights quantitativos em ecologia microbiana "(QIIME) 29. Para a frente e reverso lê foram unidas e depois sequências foram filtrados, indexado,e representantes de alta qualidade foram selecionados para unidades taxonômicas operacionais (OTU) cessão de novo através de um alinhamento de sequência com uma base de dados de referência. sequências alinhadas foram comparados com um banco de dados de referência separado para atribuição taxonômica. Uma tabela OTU nível filo foi criado para determinar a composição da comunidade em geral.