Исследование показывает, что бездействующие штаммы бактерий, которые ранее адаптировались к определенным температурам, снова включаются при изменении климата.

Результаты, подготовленные командой Имперского колледжа Лондона и опубликованные сегодня в eLife, имеют важные последствия для прогнозирования воздействия глобального потепления на экосистемы.

Микробы важны для функционирования экосистемы из-за их ключевой роли в качестве патогенов, источников пищи и повторного использования питательных веществ. Поэтому, чтобы понять глубокое влияние изменения климата на функционирование различных экосистем, необходимо изучить находящихся в них микробов.

Микробы живут в сообществах разных видов и штаммов, каждый из которых выполняет разные функции в зависимости от своих признаков — таких характеристик, как термостойкость и способность использовать определенные химические вещества.

Ведущий автор доктор Томас Смит из Центра живой планеты Джорджины Мейс в Империале сказал: «Микробные сообщества могут реагировать на потепление в краткосрочной перспективе путем акклиматизации — развития уникальных черт, соответствующих окружающей среде, — или в более долгосрочной перспективе путем адаптации. , где они совершают эволюционные изменения на протяжении многих поколений.

«Но существует также и третий механизм, называемый сортировкой видов, посредством которого состав всего сообщества, то есть виды, присутствующие в нем, изменяется при изменении температуры . Важность сортировки видов для акклиматизации и адаптации ранее не изучалась. в контексте реакции микробного сообщества на изменение температуры».

Сортировка видов

Чтобы решить эту проблему, команда провела эксперимент по сортировке видов, в ходе которого они выращивали сообщества почвенных бактерий, собранные на одном участке, при разных температурах в диапазоне от 4°C до 50°C.

Затем они измерили рост и метаболизм каждого выделенного штамма бактерий при различных температурах, чтобы определить их тепловые характеристики, и изучили генетические последовательности выделенных бактерий, чтобы увидеть, как со временем эволюционировали характеристики реакции на температуру.

Они обнаружили, что при каждом из температурных условий возникали эволюционно и функционально отличные сообщества, обусловленные реанимацией микробных штаммов, которые были неактивны в предыдущих условиях окружающей среды.

Это говорит о том, что вместо того, чтобы новые бактерии перемещались в сообщество, чтобы приспособиться к новым условиям, родительское сообщество содержит несколько бактериальных штаммов, которые предварительно адаптированы для выживания при разных температурах и могут включаться при достижении предпочтительной для них температуры. В результате микробные сообщества в природе, вероятно, смогут быстро реагировать на колебания температуры.

Старший автор профессор Томас Белл из Центра изучения живой планеты Джорджины Мейс в Империале сказал: «Понимание относительной важности акклиматизации, адаптации и сортировки видов в сборке и круговороте микробных сообществ является ключом к определению того, насколько быстро они могут реагировать на изменения температуры.

«Мы обнаружили, что реанимация функционального разнообразия в микробном сообществе может позволить всему сообществу выжить в ответ на изменения температуры. Дальнейшие исследования других микробных сообществ , например тех, которые обитают в воде, помогут более точно прогнозировать последствия изменение климата в различных экосистемах».