Новое исследование, проведенное под руководством Университета Северной Аризоны, предлагает новые доказательства того, что общепринятая схема сортировки бактерий на два образа жизни не так легко применима к бактериям, живущим в дикой почве. Результаты исследования, опубликованные в журнале ISME, показывают, что вместо того, чтобы разделить бактерии на две основные группы по образу жизни - одна приспособлена к конкуренции и быстрому росту, другая - к медленному росту и устойчивости к голоданию - большинство бактерий, наблюдаемых в дикой природе, являются медленно растущими, а быстрорастущие бактерии представлены небольшим количеством видов.

"То, что происходит в лаборатории, и то, что происходит в дикой почве, часто не совпадают, и нам необходимо проверять и опровергать представления о бактериях и микробах, полученные в лаборатории, тем, что мы видим в поле", - сказал ведущий автор исследования Брэм Стоун, который проводил исследование в Центре экосистемных наук и общества (Ecoss) при Университете Северной Аризоны, а сейчас является постдокторантом Лайнуса Полинга в Тихоокеанской северной национальной лаборатории.

"Многие из наиболее актуальных для нашего общества вопросов о хранении углерода и о том, как почвы будут реагировать на изменение климата, зависят от лучшего понимания того, как микробы действуют в природе".

Если верно, что потребности общества иногда могут ускорить темпы развития науки за счет финансирования и определения приоритетов в политике, то верно и то, что некоторые области быстро развиваются, но все еще играют в догонялки с ускоряющимися вызовами, такими как климатический кризис. Микробная экология в последние годы развивается семимильными шагами, поскольку современные технологии секвенирования совершенствуются, становятся более доступными и находят новое применение.

И все же, поскольку глобальный углеродный бюджет ужесточается, а антропогенные выбросы продолжают оказывать нелинейное воздействие на климат, необходимость знать, что будут делать микробы в более теплом мире, вероятно, ускорилась еще больше. Выяснение не только того, какие микробы где находятся, но и того, кто растет, кто умирает, какие факторы окружающей среды влияют на их жизнь и как они взаимодействуют, все еще остается игрой в догонялки, и необходимы новые данные для подтверждения или усложнения некоторых широких рамок, которые ученые использовали для понимания этого невидимого мира.

Такие концептуальные основы и новые данные для их проверки являются необходимыми частями процесса для лучшего понимания микробных сообществ и их важности для поддержания здоровой почвы и круговорота углерода и других питательных веществ.

Стоун говорит, что результаты работы команды перекликаются со сдвигом от жестких категорий к статистически выведенным спектрам признаков в других областях, включая психологию. (Вспомните: переход от теста Майерс-Бриггс к спектру личностных факторов "Большой пятерки").

"Наша цель - определить наиболее значимые черты микроорганизмов, которые определяют фактическое поведение в почве и контролируют такие вещи, как поток энергии", - говорит Стоун. "И мы хотим выразить эти черты численно. С помощью такого инструмента мы сможем лучше прогнозировать реакцию микробных сообществ на изменение климата, загрязнение окружающей среды или новый севооборот на сельскохозяйственных полях".

Исследование опирается на данные, собранные с помощью количественного зондирования стабильных изотопов, или qSIP - метода, который использует стабильные изотопы, или атомы, меченные дополнительным нейтроном, для отслеживания судьбы молекулы воды или сахара в почве. Исследователи анализируют образец дикой почвы, которая была обработана меченой водой или сахаром, и ищут, где этот молекулярный хэштег появляется в ДНК - это означает, что он был включен микробом.

Секвенируя ДНК в образце почвы в разные моменты времени, исследователи из NAU, где была разработана эта методика, могут увидеть, какие микробы выросли, насколько сильно и как быстро изменилось сообщество.

"Для меня очень интересно, что мы можем получать данные в природе, а не строить догадки", - сказал Брюс Хангейт, директор Ecoss и соавтор нового исследования. "Возможность проводить микробиологические исследования в полевых условиях, как сейчас, означает, что мы можем разумно расширить масштабы и предсказать потоки для целой экосистемы или региона, сохраняя при этом высокое таксономическое разрешение, доступное благодаря современному секвенированию".