Функции глобального океанического микробиома — ключ к пониманию экологических изменений
Миллиарды морских микроорганизмов в каждом литре морской воды представляют собой структурированное экологическое сообщество, которое регулирует функционирование Земли практически во всех аспектах — от потребления энергии до дыхания. Как обитатели самой большой среды на планете, морские микробные системы управляют изменениями во всех глобальных системах.
Согласно новому обзорному исследованию, опубликованному в журнале Science морским ученым из Университета Джорджии Мэри Энн Моран, функция и поведение этого сообщества будут определять, как Мировой океан отреагирует на масштабные экологические изменения. Океанический микробиом покрывает большую часть поверхности Земли, простираясь в среднем более чем на 2 мили в глубину до морского дна. Этот микробиом, состоящий из необычайного разнообразия микроорганизмов, был одним из первых, который начали изучать. По мере лучшего понимания его распределения и состава растут вопросы о его функциональных возможностях в условиях стресса.
«Морские микробы образуют обширную биологическую сеть, — заявила Моран, выдающийся профессор-исследователь в Колледже искусств и наук Франклина Университета Джорджии. — Микробы ответственны практически за весь фотосинтез, происходящий в океане, а также за циклы углерода, азота, фосфора и других питательных веществ и микроэлементов. Они буквально управляют океанами».
В статье прослеживается история исследований микробных сообществ, населяющих океан и, что критически важно, помогающих поставлять значительную долю кислорода в атмосферу. «Появляется устойчивая связь между температурой океана и как составом, так и продуктивностью микробов, населяющих поверхностные воды, — написала она в Science. — Изменяющийся климат Земли повлияет на характеристики океанического микробиома».
Моран объясняет, что к середине 1970-х годов идея о том, что микроорганизмы являются основными потребителями энергии в море, была четко сформулирована, и установилась новая парадигма: это сообщество играет роль в каждом из основных циклов элементов на Земле. Микробы взаимодействуют как сообщества; они реагируют на нарушения в окружающей среде, а их популяции меняются по мере изменения условий. Даже несмотря на то, что улучшенные технологические возможности и управление данными позволили лучше понять клетки, белки, гены и молекулы этих сообществ, связь этих составных частей с их функциями остается проблемой.
«Улучшенное понимание функций микробиомов имеет решающее значение не только для океана, но и для таких различных систем, как человеческое тело, сельскохозяйственные почвы и грунтовые воды, — отмечает Моран. — Следующее десятилетие принесет период быстрого обучения тому, как микробы общаются, перераспределяют материалы и регулируют деятельность, имеющую последствия для целостности окружающей среды и здоровья человека».