Czy drobnoustroje glebowe mogą rozwijać się w zmieniającym się klimacie?

Zmiana klimatu, degradacja siedlisk i inne spowodowane przez człowieka zmiany w środowisku stawiają organizmy na całym świecie pod bezprecedensową presją. Przewidywanie i łagodzenie skutków rosnącego stresu dla organizmów i usług środowiskowych, od których jesteśmy zależni, wymaga wiedzy, dlaczego niektóre gatunki mogą istnieć w szerokim zakresie warunków, podczas gdy inne tylko w kilku. W naukowej dziedzinie ekologii badacze często próbują sklasyfikować organizmy na naszej planecie na dwie grupy: specjalistów i generalistów. Specjaliści są ograniczeni lub ograniczeni przez specjalistyczne wymagania dotyczące przetrwania, podczas gdy specjaliści mogą rozwijać się w szerokim zakresie warunków środowiskowych i siedlisk. Na przykład niedźwiedź panda zjada bambus tylko w swoim naturalnym środowisku. Nie tylko ich zasięg geograficzny jest ograniczony, ale także ich dieta; Jeśli bambus wyginie, niedźwiedź panda też może wyginąć.

Ale co z ukrytym, mikroskopijnym światem, który jest wszędzie na Ziemi, od ludzkich jelit po ziemię pod naszymi stopami? Do jakiej klasy należą? Aby znaleźć odpowiedź, grupa absolwentów i doktorantów z laboratorium biologicznego profesor Michelle Afkhami na University of Miami College of Arts and Sciences zsekwencjonowała DNA prokariotów, grupy drobnoustrojów, która obejmuje wszystkie bakterie i archeony. Odkrycia przedstawiono w niedawnym badaniu „Specjalizacja i wielowymiarowa generalizacja wszechobecna w prokariotach glebowych”, które jest teraz dostępne w czasopiśmie Nature Ecology & Evolution.

powiedział Damian Hernandez, były doktorant w laboratorium Afkhamiego, który obecnie jest postdocem przygotowującym się do stypendium biologicznego w National Science Foundation. „W szczególności chcieliśmy dowiedzieć się, czy drobnoustroje są zazwyczaj wielowymiarowymi specjalistami, wielowymiarowymi specjalistami, czy też stosują różne strategie w różnych wymiarach ekologicznych – i jaki wpływ może to mieć na ich role w społecznościach”. Wymiary środowiskowe, których użyliśmy do ustalenia, czy mikroby, czy specjaliści są oparte, opierały się na wielu warunkach środowiskowych w glebie, w której żyją, takich jak ściółka, temperatura, woda i składniki odżywcze” – dodał.

W ramach wspólnych wysiłków, których przygotowanie zajęło dwa lata, zespół studentów przeanalizował ponad 200 próbek gleby zebranych przez National Environmental Observatory Network z miejsc w całych Stanach Zjednoczonych. Wśród ponad 1200 prokariontów, które zbadali, Hernandez i zespół znaleźli coś bardzo zaskakującego. Odkryli, że większość (90 procent) drobnoustrojów to albo specjaliści wielowymiarowi, albo specjaliści wielowymiarowi. Zasadniczo, jeśli mikrob jest specjalistą w jednej osi ekologicznej, zawsze jest generalistą we wszystkich innych; A jeśli jest specjalistą w jednej osi środowiskowej, to jest specjalistą we wszystkich osiach. Oprócz dostarczenia ważnego wglądu w strukturę społeczności drobnoustrojów, odkrycie to dostarcza jednych z pierwszych dowodów na wielowymiarową specjalizację i uogólnienie dowolnego rodzaju organizmu.

„Odkryliśmy, że drobnoustroje mogą być bardzo ograniczone w miejscach, w których mogą istnieć” – powiedział Hernandez, który jest pierwszym autorem badania. „Ogólne drobnoustroje są bardzo odporne i tolerują szeroki zakres warunków. Ale wyspecjalizowane drobnoustroje są wrażliwe na wiele różnych warunków środowiskowych, ponieważ są ograniczone przez wiele węzłów ekologicznych, więc wszelkie zmiany w środowisku mogą utrudniać ich przetrwanie”. Hipotetycznie, jeśli ekosystem jest regulowany przez wyspecjalizowane drobnoustroje, ekosystemy te prawdopodobnie będą bardziej wrażliwe na zmiany środowiskowe”.

Afkhami twierdzi, że odkrycia stanowią interesujący argument na to, jak drobnoustroje mogą przetrwać w zmieniającym się klimacie. „Jak dowiedzieliśmy się z badania, drobnoustroje publiczne mogą żyć w wielu różnych siedliskach, co może oznaczać, że te drobnoustroje mogą być w stanie przystosować się do zmiany klimatu lub fragmentacji siedlisk, ponieważ prawdopodobnie będą tolerować zmieniające się warunki środowiskowe. dominujący w społecznościach drobnoustrojów”.

Zespół odkrył natomiast, że wyspecjalizowane drobnoustroje mogą być bardzo podatne na zmiany środowiskowe. Drobnoustroje sklasyfikowane jako wyspecjalizowane również wydają się być ważnymi „regulatorami społeczności” ze względu na ich wyższą funkcjonalność w dziedzinie drobnoustrojów. Na przykład zespół badawczy odkrył, że wyspecjalizowane drobnoustroje mogą promować wzrost roślin, usuwać toksyny z gleby, trawić węgiel zgromadzony w glebie i dodawać składniki odżywcze do gleby. „Jest to bardzo niepokojące, ponieważ w badaniu dowiedzieliśmy się również, że specjaliści od drobnoustrojów są silnie powiązani w sieci drobnoustrojów i mogą być postrzegani jako gatunki kluczowe dla utrzymania i napędzania różnorodności i funkcji mikrobiomu” – powiedział Afkhami. „Dzięki tym badaniom możemy zacząć rozumieć – z szerszej perspektywy w społeczności mikrobiomów – niektóre z jego funkcji biologicznych, jego role w społeczności drobnoustrojów oraz sposób, w jaki zareaguje na globalne zmiany na planecie”. Ulubiony

(Ta historia nie została zredagowana przez personel Devdiscourse i została automatycznie wygenerowana z konsorcjalnego źródła.)