Исследователи изо всех сил пытались понять, что определяет распределение видов микробов в пространстве и времени — усилиям серьезно препятствует огромное количество видов микробов и сложность их сообществ. Даже в одинаковых средах, например в разных океанских бассейнах на одинаковых широтах, могут быть обитатели самых разных видов микробов.В новом исследовании, опубликованном в Science, исследователи UBC Стилианос Лука, Лаура Парфри и Майкл Добели тщательно классифицировали более 30 000 различных видов микробов, обитающих в океанах Земли.Но вместо видов они классифицировали микробы по «функциональным группам», таким как фототрофы (организмы, использующие свет для получения энергии) или окислители сульфидов (организмы, которые поедают высокотоксичные сульфиды).
«Это действительно позволило нам навести порядок в микробном хаосе океана», — говорит Лука. «Функция морских микробных сообществ, по-видимому, тесно связана с их окружающей средой».Этот подход позволил Луке и его коллегам предсказать распределение микробных функциональных групп на основе нескольких физических и химических переменных, таких как глубина океана и температура.
Еще более удивительно то, что они обнаружили, что видовой состав внутри отдельных функциональных групп в значительной степени непредсказуем.Микроорганизмы — самая древняя, разнообразная и многочисленная форма жизни на Земле. Хотя эти микроорганизмы невидимы невооруженным глазом, они составляют энергетическую основу всей пищевой сети Мирового океана. Благодаря своей биохимической активности микроорганизмы управляют большинством элементарных циклов и производством мощных парниковых газов, таких как закись азота и метан, тем самым влияя на химию океана и климат.
Несмотря на огромное разнообразие микробов, основная часть биохимических функций микробов в мировом океане обеспечивается небольшим количеством метаболических путей, которые кодируются всего несколькими генами. Эти гены обнаружены у множества альтернативных видов микробов, которые могут замещать друг друга, выполняя одни и те же функции.Затем Лука и его коллеги хотят выяснить, что движет загадочным разнообразием видов, выполняющих одну и ту же функцию, и имеет ли это какое-либо значение для биохимии нашего океана.
Лука подозревает, что взаимодействия между организмами, которые не имеют прямого отношения к метаболическим функциям, такие как заражение вирусами или «химическая война» между микробами, могут вызывать такую ??вариацию видов, которую нельзя объяснить условиями окружающей среды. Новые методы, разработанные Лукой и его коллегами, позволят ученым всего мира лучше понять процессы, которые формируют микробные сообщества, составляющие основу жизни на Земле.