Могут ли почвенные микробы выжить в меняющемся климате?

Jun 30, 2023

Организмы по всему миру сталкиваются с беспрецедентным уровнем стресса из-за изменения климата, разрушения среды обитания и многих других антропогенных изменений окружающей среды. Прогнозирование и смягчение последствий этого возрастающего стресса для организмов и экологических услуг, от которых мы зависим, требует понимания того, почему некоторые виды могут существовать в широком диапазоне сред, в то время как другие существуют лишь в нескольких средах обитания.

В научном мире экологии исследователи часто пытаются разделить организмы нашей планеты на две категории: специалисты и специалисты широкого профиля. Универсалисты могут выжить в самых разных условиях окружающей среды и среды обитания, в то время как специалисты более ограничены или ограничены конкретными условиями выживания. Панда, например, питается бамбуком только в пределах определенной среды обитания. Ограничен не только ареал их среды обитания, но и их рацион, и если бамбуковое растение вымрет, панды также могут вымереть.

Но как насчет микробного мира невидимых организмов, встречающихся повсюду на Земле, от человеческого кишечника до почвы под нашими ногами? В какую категорию они попадают?

Чтобы найти ответ, группа аспирантов и докторантов биологической лаборатории доцента Мишель Афхами в Колледже искусств и наук Университета Майами изучила последовательности ДНК прокариотов, группы микробов, в которую входят все бактерии и археи.Результаты недавнего исследованияпод названием «Многомерная специализация и генерализация широко распространены среди почвенных прокариотов», теперь опубликованном в журнале Nature Ecology & Evolution.

«Идея проекта заключалась в том, чтобы выяснить, могут ли эти микробы существовать в узком или широком диапазоне условий во многих различных аспектах окружающей среды», — сказал Дамиан Эрнандес, бывший аспирант лаборатории Афхами, а сейчас постдок, готовящийся к биологии. стипендия Национального научного фонда. «В частности, мы хотели знать, являются ли микробы обычно многомерными специалистами, многомерными универсалами или используют разные стратегии в разных аспектах окружающей среды — и какое влияние это может оказать на их роль в сообществах. Экологические параметры, которые мы использовали, чтобы определить, являются ли микробы универсалами или специалистами, были основаны на множестве условий окружающей среды в почве, в которой они живут, например, листовой подстилке, температуре, воде и питательных веществах», — добавил он.

В ходе совместных усилий, которые готовились два года, команда студентов проанализировала более 200 образцов почвы, собранных Национальной сетью экологических обсерваторий на территории Соединенных Штатов. Из более чем 1200 исследованных прокариотов Эрнандес и его команда обнаружили нечто весьма удивительное. Они обнаружили, что большинство (90 процентов) микробов были либо многомерными универсалами, либо многомерными специалистами.

По сути, если микроб был универсалом по одной оси окружающей среды, он почти всегда был универсалом по всем остальным осям; и если он был специалистом по одной экологической оси, он специализировался по всем направлениям. Это открытие не только дает важное представление о том, как структурированы микробные сообщества, но и дает некоторые из первых доказательств многомерной специализации и генерализации любого типа организма.

«Мы обнаружили, что микробы могут быть очень ограничены в том, где они могут существовать», — сказал Эрнандес, первый автор исследования. «Микробы широкого профиля очень гибки и могут противостоять более широкому диапазону условий. Но специализированные микробы чувствительны ко многим различным условиям окружающей среды, поскольку они ограничены во многих экологических осях, и поэтому любые изменения в окружающей среде могут помешать их выживанию.

«Гипотетически, если экосистема структурирована микробами-специалистами, то эти экосистемы с большей вероятностью будут чувствительны к изменениям окружающей среды», — сказал он.

Афхами подтверждает, что полученные результаты представляют собой интересный аргумент в пользу того, как микробы могут выжить в меняющемся климате.