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Genomic evidence for global ocean plankton biogeography shaped by large-scale current systems
Daniel Richter
1
Romain Watteaux
2
Thomas Vannier
3
Jade Leconte
4
Paul Frémont
5
Gabriel Reygondeau
6
Nicolas Maillet
7
Nicolas Henry
1
Gaëtan Benoit
8
Antonio Fernandez-Guerra
9
Samir Suweis
10, 11
Romain Narci
12
Cédric Berney
13
Damien Eveillard
14, 15
Frédérick Gavory
5
Lionel Guidi
16
Karine Labadie
17
Eric Mahieu
16
Julie Poulain
5
Sarah Romac
13
Simon Roux
18
Céline Dimier
13
Stefanie Kandels
19
Marc Picheral
16
Sarah Searson
16
Stéphane Pesant
20
Jean-Marc Aury
5
Jennifer Brum
21
Claire Lemaitre
22
Eric Pelletier
5
Peer Bork
23
Shinichi Sunagawa
23
Lee Karp-Boss
24
Chris Bowler
19
Matthew Sullivan
25
Eric Karsenti
19
Mahendra Mariadassou
12
Ian Probert
13
Pierre Peterlongo
22
Patrick Wincker
5
Colomban de Vargas
13
Maurizio Ribera d'Alcalà
2
Daniele Iudicone
2
Olivier Jaillon
5
22
GenScale - Scalable, Optimized and Parallel Algorithms for Genomics
Inria Rennes – Bretagne Atlantique , IRISA-D7 - GESTION DES DONNÉES ET DE LA CONNAISSANCE
Daniel J Richter 1
Author
Romain Watteaux 2
Author
Thomas Vannier 3
Author IdHAL : thomas-vannier ORCID : https://orcid.org/0000-0002-9401-8839
Jade Leconte 4
Author IdHAL : jade-leconte ORCID : https://orcid.org/0000-0003-3132-0114
Paul Frémont 5
Author
Gabriel Reygondeau 6
Author
Nicolas Maillet 7
Author IdHAL : nicolas-maillet ORCID : https://orcid.org/0000-0003-1611-5243
Nicolas Henry 1
Author IdHAL : nicolas-henry ORCID : https://orcid.org/0000-0002-7702-1382
Gaëtan Benoit 8
Author
Antonio Fernandez-Guerra 9
Author
Samir Suweis 10, 11
Author
Romain Narci 12
Author
Cédric Berney 13
Author
Damien Eveillard 14, 15
Author IdHAL : damien-eveillard ORCID : https://orcid.org/0000-0002-8162-7360
Frédérick F. Gavory 5
Author
Lionel Guidi 16
Author IdHAL : lionel-guidi ResearcherId : http://www.researcherid.com/rid/B-3977-2012 ORCID : https://orcid.org/0000-0002-6669-5744
Claire Lemaitre 22
Author IdHAL : claire-lemaitre ORCID : https://orcid.org/0000-0001-8675-170X
Eric Pelletier 5
Author IdHAL : eric ORCID : https://orcid.org/0000-0003-4228-1712
Peer Bork 23
Author
Shinichi Sunagawa 23
Author
Mahendra Mariadassou 12
Author IdHAL : mahendra-mariadassou arXiv : https://arxiv.org/a/Mariadassou, M ORCID : https://orcid.org/0000-0003-2986-354X
Ian Probert 13
Author IdHAL : ian-probert ORCID : https://orcid.org/0000-0002-1643-1759
Pierre Peterlongo 22
Author Employer institution : Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique IdHAL : pierre-peterlongo ORCID : https://orcid.org/0000-0003-0776-6407
Patrick Wincker 5
Author
Colomban de Vargas 13
Author
Maurizio Ribera d'Alcalà 2
Author IdHAL : maurizio-ribera-dalcala
Daniele Iudicone 2
Author
Olivier Jaillon 5
Author
1
AD2M - Adaptation et diversité en milieu marin (Place Georges Teissier - BP 74 29682 ROSCOFF CEDEX - France)
- SBR - Station biologique de Roscoff (Place Georges Teissier - BP 74 29682 ROSCOFF CEDEX - France)
- SU - Sorbonne Université (21 rue de l’École de médecine - 75006 Paris - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : FR2424 (France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR 7144 (France)
2
SZN - Stazione Zoologica Anton Dohrn (Villa Comunale, 80121 Napoli - Italy)
3
MIO - Institut méditerranéen d'océanologie (M.I.O. Institut Méditerranéen d'Océanologie
Bâtiment Méditerranée
163 Avenue de Luminy
13288 Marseille - France)
- IRD - Institut de Recherche pour le Développement : UMR_D235 (Siège Le Sextant 44, bd de Dunkerque CS 90009 13572 Marseille cedex 02 - France)
- AMU - Aix Marseille Université : UM110 (Aix-Marseille Université Jardins du Pharo 58 Boulevard Charles Livon 13284 Marseille cedex 7 - France)
- INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers : UMR7294 (INSU-CNRS 3 rue Michel-Ange, 75794 Paris Cedex 16 - France)
- UTLN - Université de Toulon : UMR7294 (Avenue de l'Université - BP 20132 - 83957 La Garde Cedex - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR7294 (France)
4
IG - Institut de Génomique d'Evry (2 rue Gaston Crémieux CP5706 91057 EVRY CEDEX - France)
- JACOB - Institut de Biologie François JACOB : DRF/JACOB (DRF
CEA
Fontenay-aux-Roses - France)
- DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) : DRF/JACOB (Direction de Recherche Fondamentale
Fundamental Research Division
CEA Saclay
91191 Gif-sur-Yvette
- France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
- DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) : DRF/JACOB (Direction de Recherche Fondamentale
Fundamental Research Division
CEA Saclay
91191 Gif-sur-Yvette
- France)
- Université Paris-Saclay (Bâtiment Bréguet, 3 Rue Joliot Curie 2e ét, 91190 Gif-sur-Yvette - France)
5
GENOSCOPE - Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (2, rue Gaston Crémieux CP5706 91057 EVRY Cedex - France)
- Université Paris-Saclay (Bâtiment Bréguet, 3 Rue Joliot Curie 2e ét, 91190 Gif-sur-Yvette - France)
- DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) : DRF/JACOB (Direction de Recherche Fondamentale
Fundamental Research Division
CEA Saclay
91191 Gif-sur-Yvette
- France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
6
UBC - University of British Columbia (Vancouver Campus, , 2329 West Mall, Vancouver, BC, V6T 1Z4 /
Okanagan Campus, 3333 University Way, Kelowna, BC, V1V 1V7 - Canada)
7
Hub Bioinformatique et Biostatistique - Bioinformatics and Biostatistics HUB (Département de biologie computationnelle (ex C3BI), 25-28 rue du Docteur Roux, 75724 Paris cedex 15 - France)
- Institut Pasteur [Paris] (25-28, rue du docteur Roux, 75724 Paris cedex 15 - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : USR3756 (France)
8
IRISA - Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (Avenue du général Leclerc
Campus de Beaulieu
35042 RENNES CEDEX - France)
- UR1 - Université de Rennes 1 (2 rue du Thabor - CS 46510 - 35065 Rennes cedex - France)
- UNIV-RENNES - Université de Rennes (France)
- INSA Rennes - Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (20, avenue des Buttes de Coësmes - CS 70839 - 35708 Rennes cedex 7 - France)
- UBS - Université de Bretagne Sud (BP 92116 - 56321 Lorient cedex - France)
- ENS Rennes - École normale supérieure - Rennes (Campus de Ker Lann - avenue Robert Schuman - 35170 Bruz - France)
- Inria - Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Domaine de Voluceau Rocquencourt - BP 105 78153 Le Chesnay Cedex - France)
- CentraleSupélec (3, rue Joliot Curie, Plateau de Moulon, 91192 GIF-SUR-YVETTE Cedex - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR6074 (France)
- IMT Atlantique - IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (Campus Brest : Technopôle Brest-Iroise CS 8381829238 BREST Cedex 3 -
Campus Nantes : 4, rue Alfred Kastler- La chantrerie 44300 NANTES -
Campus Rennes : 2 Rue de la Châtaigneraie, 35510 CESSON SEVIGNE - France)
- IMT - Institut Mines-Télécom [Paris] (37-39 Rue Dareau, 75014 Paris - France)
9
Max Planck Institute for Marine Microbiology (Celsiusstrasse 1, 28359 Bremen
- Germany)
- Max-Planck-Gesellschaft (Jägerstrasse, 10-11, D-10117 Berlin - Germany)
10
Dipartimento di Fisica e Astronomia "Galileo Galilei" (via Marzolo 8, I-35131 Padova - Italy)
- Universita degli Studi di Padova (Via 8 Febbraio 2, 35122 Padova - Italy)
11
CNISM - Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Scienze FIsiche della Materia (Via della Vasca Navale, 84 - 00146 Roma - Italy)
12
MaIAGE - Mathématiques et Informatique Appliquées du Génome à l'Environnement [Jouy-En-Josas] (Bât. 233, Domaine de Vilvert - 78352 Jouy-en-Josas Cedex - France)
13
SBR - Station biologique de Roscoff (Place Georges Teissier - BP 74 29682 ROSCOFF CEDEX - France)
- SU - Sorbonne Université (21 rue de l’École de médecine - 75006 Paris - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : FR2424 (France)
14
LS2N - Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (Université de Nantes – faculté des Sciences et Techniques (FST)
2 Chemin de la Houssinière
BP 92208, 44322 Nantes Cedex 3 - France)
- IMT Atlantique - IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (Campus Brest : Technopôle Brest-Iroise CS 8381829238 BREST Cedex 3 -
Campus Nantes : 4, rue Alfred Kastler- La chantrerie 44300 NANTES -
Campus Rennes : 2 Rue de la Châtaigneraie, 35510 CESSON SEVIGNE - France)
- IMT - Institut Mines-Télécom [Paris] (37-39 Rue Dareau, 75014 Paris - France)
- UN UFR ST - Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (2, rue de la Houssinière - BP 92208 - 44322 Nantes cedex 3 - France)
- UN - Université de Nantes (1, quai de Tourville - BP 13522 - 44035 Nantes cedex 1 - France)
- ECN - École Centrale de Nantes (1 rue de la Noë - BP 92101 - 44321 Nantes cedex 3 - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR6004 (France)
15
COMBI - Combinatoire et Bioinformatique (France)
- LS2N - Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (Université de Nantes – faculté des Sciences et Techniques (FST)
2 Chemin de la Houssinière
BP 92208, 44322 Nantes Cedex 3 - France)
- IMT Atlantique - IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (Campus Brest : Technopôle Brest-Iroise CS 8381829238 BREST Cedex 3 -
Campus Nantes : 4, rue Alfred Kastler- La chantrerie 44300 NANTES -
Campus Rennes : 2 Rue de la Châtaigneraie, 35510 CESSON SEVIGNE - France)
- IMT - Institut Mines-Télécom [Paris] (37-39 Rue Dareau, 75014 Paris - France)
- UN UFR ST - Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (2, rue de la Houssinière - BP 92208 - 44322 Nantes cedex 3 - France)
- UN - Université de Nantes (1, quai de Tourville - BP 13522 - 44035 Nantes cedex 1 - France)
- ECN - École Centrale de Nantes (1 rue de la Noë - BP 92101 - 44321 Nantes cedex 3 - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR6004 (France)
- IMT Atlantique - IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (Campus Brest : Technopôle Brest-Iroise CS 8381829238 BREST Cedex 3 -
Campus Nantes : 4, rue Alfred Kastler- La chantrerie 44300 NANTES -
Campus Rennes : 2 Rue de la Châtaigneraie, 35510 CESSON SEVIGNE - France)
16
LOV - Laboratoire d'océanographie de Villefranche (Observatoire Océanologique Station zoologique 181, chemin du lazaret BP 28 06230 VILLEFRANCHE SUR MER Cedex - France)
- INSU - CNRS - Institut national des sciences de l'Univers (INSU-CNRS 3 rue Michel-Ange, 75794 Paris Cedex 16 - France)
- SU - Sorbonne Université (21 rue de l’École de médecine - 75006 Paris - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR7093 (France)
- IMEV - Institut de la Mer de Villefranche (nstitut de la Mer de Villefranche (IMEV)
CNRS - Sorbonne Université
181 chemin du Lazaret
06230 Villefranche-sur-Mer - FRANCE - France)
- SU - Sorbonne Université : FR3761 (21 rue de l’École de médecine - 75006 Paris - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique (France)
17
JACOB - Institut de Biologie François JACOB (DRF
CEA
Fontenay-aux-Roses - France)
- DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) : DRF/JACOB (Direction de Recherche Fondamentale
Fundamental Research Division
CEA Saclay
91191 Gif-sur-Yvette
- France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
18
OSU - Ohio State University [Columbus] (Ohio State University Enarson Hall 154 W 12th Avenue Columbus, Ohio 43210 - United States)
19
IBENS - Institut de biologie de l'ENS Paris (46, Rue d’Ulm
75005 Paris - France)
- Département de Biologie - ENS Paris (Département de Biologie
ENS Ulm
46 rue d 'Ulm
75005 Paris - France)
- ENS Paris - École normale supérieure - Paris (45, Rue d'Ulm - 75230 Paris cedex 05 - France)
- PSL - Université Paris sciences et lettres (60 rue Mazarine 75006 Paris - France)
- INSERM - Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (101, rue de Tolbiac, 75013 Paris - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique (France)
- ENS Paris - École normale supérieure - Paris (45, Rue d'Ulm - 75230 Paris cedex 05 - France)
- INSERM - Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale : U1024 (101, rue de Tolbiac, 75013 Paris - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR8197 (France)
20
MARUM - Center for Marine Environmental Sciences [Bremen] (Leobener Str. 8, D-28359 Bremen - Germany)
- Universität Bremen (Bibliothekstraße 1, 28359 Bremen - Germany)
21
EEB - Ecology and Evolutionary Biology [Tucson] (P.O. Box 210088 - BioSciences West 310 Tucson, AZ 85721 - United States)
- University of Arizona (Tucson AZ 85721 USA - United States)
22
GenScale - Scalable, Optimized and Parallel Algorithms for Genomics (Campus de Beaulieu 35042 Rennes cedex - France)
- Inria Rennes – Bretagne Atlantique (Campus de beaulieu
35042 Rennes cedex - France)
- Inria - Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Domaine de Voluceau Rocquencourt - BP 105 78153 Le Chesnay Cedex - France)
- IRISA-D7 - GESTION DES DONNÉES ET DE LA CONNAISSANCE (France)
- IRISA - Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (Avenue du général Leclerc
Campus de Beaulieu
35042 RENNES CEDEX - France)
- UR1 - Université de Rennes 1 (2 rue du Thabor - CS 46510 - 35065 Rennes cedex - France)
- UNIV-RENNES - Université de Rennes (France)
- INSA Rennes - Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (20, avenue des Buttes de Coësmes - CS 70839 - 35708 Rennes cedex 7 - France)
- UBS - Université de Bretagne Sud (BP 92116 - 56321 Lorient cedex - France)
- ENS Rennes - École normale supérieure - Rennes (Campus de Ker Lann - avenue Robert Schuman - 35170 Bruz - France)
- Inria - Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Domaine de Voluceau Rocquencourt - BP 105 78153 Le Chesnay Cedex - France)
- CentraleSupélec (3, rue Joliot Curie, Plateau de Moulon, 91192 GIF-SUR-YVETTE Cedex - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR6074 (France)
- IMT Atlantique - IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (Campus Brest : Technopôle Brest-Iroise CS 8381829238 BREST Cedex 3 -
Campus Nantes : 4, rue Alfred Kastler- La chantrerie 44300 NANTES -
Campus Rennes : 2 Rue de la Châtaigneraie, 35510 CESSON SEVIGNE - France)
- IMT - Institut Mines-Télécom [Paris] (37-39 Rue Dareau, 75014 Paris - France)
- UR1 - Université de Rennes 1 (2 rue du Thabor - CS 46510 - 35065 Rennes cedex - France)
- IRISA - Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (Avenue du général Leclerc
Campus de Beaulieu
35042 RENNES CEDEX - France)
23
EMBL - European Molecular Biology Laboratory [Heidelberg] (Meyerhofstraße 1, 69117 Heidelberg, Germany - Germany)
24
University of Maine (University of Maine, Orono, Maine 04469 - United States)
25
University of Arizona (Tucson AZ 85721 USA - United States)
Abstract : Biogeographical studies have traditionally focused on readily visible organisms, but recent technological advances are enabling analyses of the large-scale distribution of microscopic organisms, whose biogeographical patterns have long been debated1,2. The most prominent global biogeography of marine plankton was derived by Longhurst3 based on parameters principally associated with photosynthetic plankton. Localized studies of selected plankton taxa or specific organismal sizes1,4–7 have mapped community structure and begun to assess the roles of environment and ocean current transport in shaping these patterns2,8. Here we assess global plankton biogeography and its relation to the biological, chemical and physical context of the ocean (the ‘seascape’) by analyzing 24 terabases of metagenomic sequence data and 739 million metabarcodes from the Tara Oceans expedition in light of environmental data and simulated ocean current transport. In addition to significant local heterogeneity, viral, prokaryotic and eukaryotic plankton communities all display near steady-state, large-scale, size-dependent biogeographical patterns. Correlation analyses between plankto transport time and metagenomic or environmental dissimilarity reveal the existence of basin-scale biological and environmental continua emerging within the main current systems. Across oceans, there is a measurable, continuous change within communities and environmental factors up to an average of 1.5 years of travel time. Modulation of plankton communities during transport varies with organismal size, such that the distribution of smaller plankton best matches Longhurst biogeochemical provinces, whereas larger plankton group into larger provinces. Together these findings provide an integrated framework to interpret plankton community organization in its physico-chemical context, paving the way to a better understanding of oceanic ecosystem functioning in a changing global environment.
Document type :
Preprints, Working Papers, ...
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https://hal.inria.fr/hal-02399723
Contributor : Pierre Peterlongo Connect in order to contact the contributor
Submitted on : Sunday, February 9, 2020 - 9:35:20 PM
Last modification on : Wednesday, January 19, 2022 - 4:59:03 PM
Long-term archiving on: : Sunday, May 10, 2020 - 12:35:35 PM
Contributor : Pierre Peterlongo Connect in order to contact the contributor
Submitted on : Sunday, February 9, 2020 - 9:35:20 PM
Last modification on : Wednesday, January 19, 2022 - 4:59:03 PM
Long-term archiving on: : Sunday, May 10, 2020 - 12:35:35 PM
File
867739.full.pdf
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Identifiers
- HAL Id : hal-02399723, version 1
Collections
ADMM | UNIV-RENNES1 | CEA | INRIA | CEA-UPSAY | CENTRALESUPELEC | IRD | INSU | JACOB | CEA-DRF | UNIV-NANTES | UNIV-RENNES | UNIV-TLN | UNIV-AMU | SORBONNE-UNIVERSITE | SU-SCIENCES | FR2424 | UMS-829 | IRISA | GENOSCOPE | CNRS | UR1-MATH-STIC | UR1-UFR-ISTIC | INRAE | PASTEUR | MIO | OSU-INSTITUT-PYTHEAS | INSA-RENNES | PSL | INSA-GROUPE | INSTITUT-TELECOM | MIO-MEB | SU-TI | UR1-MATH-NUM | EC-NANTES | UNAM | LS2N | GS-MATHEMATIQUES | GS-COMPUTER-SCIENCE | GS-BIOSPHERA | LOV_COMPLEX | GENCI | GS-LIFE-SCIENCES-HEALTH | LS2N-COMBI | MICA-UNITES
Citation
Daniel Richter, Romain Watteaux, Thomas Vannier, Jade Leconte, Paul Frémont, et al.. Genomic evidence for global ocean plankton biogeography shaped by large-scale current systems. 2020. ⟨hal-02399723⟩
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