Как арктические микробы реагируют на потепление

Вечная мерзлота Арктики хранит около 1 672 миллиардов метрических тонн углерода. Это более чем в 250 раз превышает объем выбросов парниковых газов США за 2009 год. Потепление климата и таяние мерзлоты могут высвободить этот углерод, и ключевую роль в этом процессе играют микробы.

Исследователи из Объединенного института генома Министерства энергетики США (DOE JGI), Отдела наук о Земле (ESD) Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли и Геологической службы США изучили, как микробы вечной мерзлоты реагируют на потепление. Результаты опубликованы 6 ноября в журнале Nature.

Ключевые выводы:

• Ученые собрали черновой геном нового метаногенного микроорганизма из метагенома образцов мерзлоты. Этот микроб производит метан — парниковый газ, гораздо более мощный, чем CO₂.
• Образцы мерзлоты были взяты с глубины до метра в еловом лесу у ручья Хесс на Аляске. Исследовались как сезонно-талый «активный» слой, так и постоянно мерзлый горизонт.
• После инкубации при 5°C из образцов выделили ДНК. В DOE JGI команда под руководством Эдди Рубина и Рэйчел Маккелпрэнг секвенировала почти 40 миллиардов пар оснований из-за высокой микробной разнообразия почвы.
• Новый метаноген, по-видимому, играет важную роль в производстве метана в замерзших условиях. Его геном также содержит гены фиксации азота, что делает его первым описанным потенциально азотфиксирующим метаногеном в мерзлоте.
• Анализ метагеномных данных показал, что обилие генов, вовлеченных в циклы углерода и азота, быстро меняется в ответ на оттаивание.

Значение исследования:

Как отметила ведущий автор Джанет Янссон (ESD), изучение некультивируемых микробов мерзлоты с помощью метагеномики поможет понять, как они высвобождают парниковые газы при таянии. Это необходимо для улучшения моделей углеродного цикла и разработки стратегий смягчения последствий.