Упрощенный способ предсказать функцию микробных сообществ

В районах, подверженных частым затоплениям, микробным сообществам приходится адаптироваться к повторяющимся циклам увлажнения-высыхания. Метаболические стратегии помогают им выживать, но также могут влиять на круговорот питательных веществ и атмосферные выбросы из почв и осадков. Международная группа ученых исследовала почвы рисовых полей, чтобы понять, как функционируют микробные сообщества во время наводнений. Их работа показывает, что анализ углерода, который микробы извлекают из воды, может оказаться ключевым для понимания и моделирования этих важных сообществ.

Функционирование микробов в часто затопляемых почвах оказывает глубокое влияние на урожайность сельскохозяйственных культур, отчасти потому, что они могут доставлять питательные вещества растениям, а также стабилизировать или высвобождать атмосферные выбросы из почв. Понимание того, как микробные сообщества функционируют в почвах до, во время и после затопления, может помочь ученым лучше моделировать и стимулировать полезные изменения в этих сообществах.

Чтобы понять, как изменяется микробная активность в ответ на затопление, ученые изучили три типа органического вещества, обычно встречающихся в трех типах почв рисовых полей: высушенную рисовую солому, обугленную рисовую солому и коровий навоз. В команду вошли исследователи из Национальной ускорительной лаборатории SLAC, Стэнфордского университета, Шведского университета сельскохозяйственных наук, Калифорнийского университета в Риверсайде и EMSL (Лаборатории экологической молекулярной науки) — пользовательского центра Управления научных исследований Министерства энергетики США. В то время как другие исследования использовали аналогичный подход для изучения хорошо аэрируемых возвышенных почв и простых соединений углерода или отдельных микроорганизмов, ни одно не рассматривало полную сложность естественной почвы и углеродных субстратов при переходе от сухих к затопленным условиям. Команда использовала масс-спектрометр EMSL с преобразованием Фурье и ионно-циклотронным резонансом для анализа растворенного углерода, а затем наблюдала, как изменялось микробное функционирование. Эти новаторские эксперименты дали неожиданные результаты.

Исследователи не только смогли лучше понять, как микробы дышат и получают энергию в условиях затопления, но и обнаружили, что для прогнозирования скорости микробного дыхания при различных метаболических стратегиях достаточно сосредоточиться на водоэкстрагируемом углероде. Хотя более углубленные исследования будут важны для выявления основных функций, полученные в этой работе данные дают ученым инструмент-индикатор для начала моделирования этих сложных взаимодействий.