Structure and function of the global ocean microbiome

Shinichi Sunagawa(European Molecular Biology Laboratory), Luís Pedro Coelho(European Molecular Biology Laboratory), Samuel Chaffron(Vrije Universiteit Brussel), Jens Roat Kultima(European Molecular Biology Laboratory), Karine Labadie(Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives), Guillem Salazar(Institut de Ciències del Mar), Bardya Djahanschiri(European Molecular Biology Laboratory), Georg Zeller(European Molecular Biology Laboratory), Daniel R. Mende(European Molecular Biology Laboratory), Adriana Alberti(Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives), Francisco M. Cornejo‐Castillo(Institut de Ciències del Mar), Paul Igor Costea(European Molecular Biology Laboratory), Corinne Cruaud(Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives), Francesco d’Ovidio(Centre National de la Recherche Scientifique), Stéfan Engelen(Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives), Isabel Ferrera(Institut de Ciències del Mar), Josep M. Gasol(Institut de Ciències del Mar), Lionel Guidi(Centre National de la Recherche Scientifique), Falk Hildebrand(European Molecular Biology Laboratory), Florian Kokoszka(Centre National de la Recherche Scientifique), Cyrille Lepoivre(Centre National de la Recherche Scientifique), Gipsi Lima‐Mendez(Vrije Universiteit Brussel), Julie Poulain(Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives), Bonnie T. Poulos(University of Arizona), Marta Royo‐Llonch(Institut de Ciències del Mar), Hugo Sarmento(Universidade Federal de São Carlos), Sara Vieira‐Silva(Vrije Universiteit Brussel), Céline Dimier(Centre National de la Recherche Scientifique), Marc Picheral(Centre National de la Recherche Scientifique), Sarah Searson(Centre National de la Recherche Scientifique), Stefanie Kandels‐Lewis(European Molecular Biology Laboratory), Tara Oceans coordinators(Centre National de la Recherche Scientifique), Chris Bowler(Centre National de la Recherche Scientifique), Colomban de Vargas(Centre National de la Recherche Scientifique), Gabriel Gorsky(Centre National de la Recherche Scientifique), Nigel Grimsley(Centre National de la Recherche Scientifique), Pascal Hingamp(Centre National de la Recherche Scientifique), Daniele Iudicone(Centre National de la Recherche Scientifique), Olivier Jaillon(Centre National de la Recherche Scientifique), Fabrice Not(Centre National de la Recherche Scientifique), Hiroyuki Ogata(University of Bremen), Stéphane Pesant(Université de Bretagne Occidentale), Sabrina Speich(Centre National de la Recherche Scientifique), Lars Stemmann(Centre National de la Recherche Scientifique), Matthew B. Sullivan(Centre National de la Recherche Scientifique), Jean Weissenbach(Centre National de la Recherche Scientifique), Patrick Wincker(Centre National de la Recherche Scientifique), Eric Karsenti(Centre National de la Recherche Scientifique), Jeroen Raes(Vrije Universiteit Brussel), Silvia G. Acinas(Max Delbrück Center), Peer Bork(Max Delbrück Center), Emmanuel Boss(Centre National de la Recherche Scientifique), Chris Bowler(Centre National de la Recherche Scientifique), Michael Follows, Lee Karp‐Boss, Uroš Kržič, Emmanuel G. Reynaud, Christian Sardet, Mike Sieracki, Didier Velayoudon
Science
May 22, 2015
Cited by 3,100Open Access
Full Text

Abstract

Microbes are dominant drivers of biogeochemical processes, yet drawing a global picture of functional diversity, microbial community structure, and their ecological determinants remains a grand challenge. We analyzed 7.2 terabases of metagenomic data from 243 Tara Oceans samples from 68 locations in epipelagic and mesopelagic waters across the globe to generate an ocean microbial reference gene catalog with >40 million nonredundant, mostly novel sequences from viruses, prokaryotes, and picoeukaryotes. Using 139 prokaryote-enriched samples, containing >35,000 species, we show vertical stratification with epipelagic community composition mostly driven by temperature rather than other environmental factors or geography. We identify ocean microbial core functionality and reveal that >73% of its abundance is shared with the human gut microbiome despite the physicochemical differences between these two ecosystems.


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