«Работа направлена ??на обеспечение фундаментального понимания того, как биоразнообразие способствует функционированию экосистемы», — сказал автор-корреспондент Костас Константинидис, доктор философии.Несмотря на небольшую популяцию каждого редкого вида в микробном сообществе, такие виды могут насчитывать до нескольких сотен в сообществе, так что так называемая «редкая биосфера» может составлять примерно 20-30 процентов отдельных бактерий в водной среде. сообщество.
Как показали авторы исследования, огромное количество редких видов привело к тому, что редкая биосфера содержит большой резервуар генов, которые могут разлагать важные органические загрязнители, и которые могут помочь всему микробному сообществу поддерживать стабильность перед лицом меняющихся условий, возможно, включая изменение климата.Чтобы исследовать эту проблему, авторы, команда из Технологического института Джорджии, Атланта, создали «мезокосмы» — внутренние экспериментальные системы, каждая из которых содержит 20 литров воды.
Они привили им образцы воды из близлежащего пресноводного озера Ланье.Константинидис сказал, что затем они влили в мезокосмы три часто используемых органических химиката. По словам Константинидиса, доцента Карлтона С. Уайлдера в Школе гражданского общества, эти химические вещества изначально не присутствовали в мезокосме во время отбора проб.
Экологическая инженерия в Технологическом университете Джорджии. Причина этого в том, что соединения, которые распространены в озере, обычно метаболизируются многочисленными членами микробного сообщества, и поэтому не пролили бы свет на редкую биосферу. «Кроме того, важные загрязнители окружающей среды, как правило, имеют низкую концентрацию в большинстве природных сред, подобно используемым здесь органическим соединениям — за исключением крупных событий, таких как разливы нефти», — сказал Константинидис. (Изображение: мезокосм в теплице.
Wikimedia Commons)Исследуемые соединения включали 2,4-дихлорфеноксиуксусную кислоту (2,4-D), широко используемый гербицид, который, по данным Международного агентства по изучению рака (IARC), является эндокринным разрушителем и «возможным канцерогеном для человека»; кофеин (1,3,7-триметилюровая кислота); и 4-нитрофенол (4-NP), предшественник некоторых фунгицидов и продукт разложения пестицидов.«Мы выбрали эти соединения, потому что известны пути их биоразложения и лежащие в их основе гены, что облегчило отслеживание того, какие микробные популяции кодируют белки для биоразложения этих органических соединений», — сказал Константинидис.Затем исследователи неоднократно брали образцы мезокосмов, чтобы определить, какие виды бактерий размножаются или истощаются в ответ на химические вещества. «Результаты позволили нам тщательно проверить гипотезу о том, что виды с низкой численностью, в отличие от обычных видов, обеспечивают метаболическое разнообразие, которое позволяет сообществу реагировать на добавленные соединения и изменяющиеся условия», — сказал Константинидис.
По словам Константинидиса, мотивация для исследования заключалась в том, чтобы иметь возможность лучше предсказать, как микробные сообщества будут реагировать на будущие возмущения, такие как пестициды, разливы нефти и даже изменение климата. Вопросы, на которые он может помочь ответить, включают вопрос о том, насколько ценно микробное разнообразие для функционирования экосистемы, в том числе для поддержания устойчивости к антропогенному загрязнению.
Результаты этого и будущих исследований могут также помочь в прогнозировании последствий утраты биоразнообразия, например, в результате массовых разливов загрязняющих веществ или изменения климата.