Почвенные бактерии эволюционируют вместе с изменением климата

Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне обнаружили, что бактерии могут эволюционировать в ответ на изменение климата всего за 18 месяцев. Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что эволюция — один из возможных способов адаптации почвенных микробов к глобальному потеплению.

Почвенные микробиомы — совокупность бактерий и других микробов в почве — играют ключевую роль в глобальном цикле углерода, разлагая мёртвый растительный материал. Обычно изучаются экологические реакции микробиома (изменение численности видов), но команда UCI проверила, происходит ли также эволюция бактериальных видов при изменении условий среды.

«Мы знаем, что эволюция у бактерий может происходить очень быстро, например, в ответ на антибиотики, но мы не знали, насколько важна эволюция для бактерий в окружающей среде в условиях текущего изменения климата», — пояснил ведущий автор исследования доктор Алекс Чейз.

Чтобы измерить эволюцию в естественной среде, исследователи впервые провели полевой эксперимент по эволюции бактерий, используя почвенную бактерию Curtobacterium. Они использовали 125 «микробных клеток», заполненных пищей из мёртвого растительного материала (клетки пропускали воду, но не другие микробы), и разместили их в различных климатических условиях вдоль высотного градиента в Южной Калифорнии.

«Микробные клетки позволили нам контролировать типы присутствующих бактерий, подвергая их разным условиям на разных участках», — отметил доктор Чейз.

Через 18 месяцев учёные провели секвенирование бактериальной ДНК. В первом эксперименте с разнообразным микробиомом изменилась численность разных видов Curtobacterium — это ожидаемая экологическая реакция. Во втором эксперименте за тот же срок изменилось генетическое разнообразие одного вида Curtobacterium, что показало эволюционный ответ на те же условия окружающей среды.

«Исследование показывает, что мы можем наблюдать быструю эволюцию у почвенных микробов. Наша следующая цель — понять важность эволюционной адаптации для почвенных экосистем в условиях будущего изменения климата», — заявила соавтор работы Дженнифер Мартини, профессор экологии и эволюционной биологии.