Не секрет, что присутствие людей оставило видимые шрамы на этой планете. Будь то вытеснение исчезающих видов с нашим постоянно расширяющимся следом или загрязнение окружающей среды, которое возникает в результате. Можно сказать, что мы неразрывно связали себя с загрязнением. Оно в нашей питьевой воде, нашей почве и нашей пище. Поэтому неудивительно, что загрязнение стало синонимом целого ряда медицинских проблем, от гормональных нарушений до пищевой чувствительности и даже рака.
Но как нам убрать беспорядок, который мы создали? Что, если у природы уже есть решение? Что, если существует что-то, возможно, прямо у нас под ногами, что может выполнить эту работу лучше, чем мы?
Именно это Джеймс Тидже, всемирно известный микробиолог и директор Центра микробной экологии Мичиганского государственного университета (MSU), надеется обнаружить в критической зоне Земли.
«Критическая зона простирается от верхушек деревьев вниз через почву на глубину до 700 футов [213 м]», — сказал Тиедже. «Эта зона поддерживает большую часть жизни на планете, поскольку она регулирует основные процессы, такие как формирование почвы, круговорот воды и круговорот питательных веществ, которые жизненно важны для производства продовольствия, качества воды и здоровья экосистемы. Несмотря на свою важность, глубокая критическая зона является новым рубежом, поскольку это большая часть Земли, которая относительно неисследована».
До сих пор исследования были сосредоточены на почвах, расположенных в Айове и Китае, где почвенные условия в пределах критической зоны схожи. Однако первоначальная работа началась в Йеллоустонском национальном парке США, где Тиедже и его команда сделали новаторское открытие: новый, никогда ранее не обнаруженный микроб, как выяснилось, процветает на глубине около 70 футов (21 м).
Этот микробный тип, недавно названный Sysuimicrobiota (ранее CSP1-3), с тех пор был обнаружен в различных средах, таких как гидротермальные источники, умеренные луговые почвы и аллювиальные водоносные горизонты. Генетический анализ показывает, что предки Sysuimicrobiota происходят из водной среды, впервые появившись в пресноводных озерах и горячих источниках, за миллионы лет до перехода к жизни в почве. Этот переход предполагает длительную историю адаптации к различным нишам, что делает Sysuimicrobiota уникально подходящим для выживания в средах с недостатком кислорода и питательных веществ, таких как глубокие почвенные субстраты. Микробы Sysuimicrobiota не только оказались очень активными и распространенными по всему миру, но и могут быть невероятно доминирующими, составляя до более чем 50% микробных популяций в некоторых сообществах.
Однако самым впечатляющим достижением Sysuimicrobiota является ее роль в очистке глубоких слоев почвы от загрязняющих веществ и очистке воды.
Что это значит? Ну, когда дождевая вода течет через верхний слой почвы, поверхностные микробы действуют как своего рода первая линия обороны, отфильтровывая и потребляя такие важные элементы, как углерод, азот, водород и серу. Сложность в том, что для того, чтобы этот процесс фильтрации был эффективным, ему требуется здоровая популяция микробов. При современном сельском хозяйстве и использовании пестицидов и гербицидов поверхностные микробные сообщества часто страдают. Sysuimicrobiota выступает в качестве второй линии обороны, просеивая оставшиеся загрязняющие вещества до того, как вода достигнет глубоких водоносных горизонтов. Однако насколько эффективно Sysuimicrobiota очищает от загрязняющих веществ, еще предстоит определить.
«Физиология CSP1-3, обусловленная их биохимией, отличается, поэтому могут быть некоторые интересные гены, имеющие ценность для других целей», — утверждает Тиедже. «Например, мы не знаем их способности метаболизировать стойкие загрязняющие вещества, и если бы мы могли это узнать, мы могли бы помочь решить одну из самых острых проблем Земли».
Чтобы лучше понять роль Sysuimicrobiota в глубинной экологии почвы, Тиедже и его команда приступили к культивированию этого типа в лабораторных условиях. Это непростая задача, поскольку большинство микробов сопротивляются росту за пределами своей естественной среды.
В настоящее время команда экспериментирует с высокотемпературными условиями роста, такими как те, что встречаются в горячих источниках, в надежде, что культивированные образцы позволят продолжить изучение уникальной физиологии Sysuimicrobiota . В свою очередь, это может иметь широкие последствия для биогеохимической очистки грунтовых вод.
Хотя был достигнут значительный прогресс, необходимы дополнительные исследования для понимания биогеохимических процессов филума, а также его роли в экологическом здоровье в целом. Если Sysuimicrobiota способна метаболизировать стойкие загрязнители, она может предоставить новые решения для чистой питьевой воды во всем мире. Критическая потребность в нашем все более загрязненном мире.
Это новое исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) .
