Исследование влияния нефти Deepwater Horizon на микробные сообщества пляжа
Когда нефть с разлива Deepwater Horizon впервые начала выбрасываться на берег муниципального пляжа Пенсаколы в июне 2010 года, популяции чувствительных микроорганизмов, включая те, что улавливают солнечный свет или фиксируют азот из воздуха, начали сокращаться. Одновременно организмы, способные переваривать легкие компоненты нефти, начали размножаться, запуская процесс превращения загрязнителя в диоксид углерода и биомассу. После потребления самых легких фракций нефти эти организмы пошли на спад, уступив место другим, способным разрушать более тяжелые остатки. В итоге, спустя год после разлива, нефть в основном исчезла, а микробные популяции в песке стали выглядеть почти как до катастрофы, хотя и с необъяснимыми пока различиями.
Такую картину наблюдали ученые, изучавшие влияние нефти на сложные микробные сообщества этого пляжа на побережье Мексиканского залива. Используя передовые методы геномной идентификации, они зафиксировали последовательную смену организмов и изменения в популяциях, отмечавшие прогресс биоремедиации. Исследователи также определили конкретные гены нефтеядных микробов и ферменты, которые те использовали на разных стадиях процесса.
Эта работа, опубликованная на этой неделе в The ISME Journal, поможет лучше понять процесс микробной сукцессии в результате подобных экологических нарушений и, возможно, заложит основу для исследований, направленных на ускорение биоремедиации. В проекте участвовали профессора Технологического института Джорджии и Университета штата Флорида: Костас Константинидис, Джоэл Коштка и Маркус Хюттель.
«Мы наблюдали сукцессию организмов, чьи популяции росли и падали по мере разложения нефти, — сказал Константинидис. — Мы также определили организмы-индикаторы, которые показывают реакцию экосистемы на разных стадиях процесса». По словам Коштки, особую ценность исследованию придает «надежный метагеномный временной ряд, показывающий, как сдвиги в микробных популяциях точно соответствовали химической эволюции углеводородов».
На пляжах обитают сотни различных микробов, и до 20% из них отреагировали на нефть. Те организмы, для которых нефть была токсична, резко сократились, но в основном восстановились через год. Исследователи ожидали, что нефть будет стимулировать рост узкоспециализированных микробов, но наиболее успешными оказались «универсалы» — организмы с наиболее гибким метаболизмом.
В будущем команда планирует изучить, как ключевые функции экосистемы, такие как круговорот питательных веществ, напрямую зависят от изменений в микробных сообществах из-за загрязнения нефтью, а также выявить факторы, ограничивающие рост организмов-биодеструкторов. «На исчезновение нефти ушло почти год, — отметил Константинидис. — Мы хотим понять, какие ограничивающие факторы процесса можно устранить. Если мы выясним, как ускорить этот процесс, это будет очень полезно».