Сокращается ли разнообразие микробов вместе с растениями и животными? Опасное «глубокое невежество»

Помимо тревоги о сокращении биоразнообразия растений и животных, возникает столь же важный вопрос: меняется ли разнообразие микробиома, включая вирусы? И если да, то как и с какой скоростью?

В статье, опубликованной сегодня, Дэвид С. Талер из Базельского университета (Швейцария) отмечает хорошо документированную, «явно нисходящую» траекторию разнообразия растений и животных — ключевую проблему антропоцена.

Однако, меняется ли разнообразие в мире микробов — крошечных шестерёнок планетарного механизма — остаётся «полной неизвестностью. Мы понятия не имеем, увеличивается, уменьшается или остаётся прежним глобальное микробное разнообразие», — говорит доктор Талер.

Эта статья не даёт ответов, а задаёт новый вопрос, относящийся к тому, что Сократ называл «глубоким невежеством», а бывший министр обороны США Дональд Рамсфелд — «неизвестными неизвестностями».

Почему это так сложно измерить?

• Неизвестный масштаб: Текущее микробное разнообразие неизвестно. Значительная его часть может находиться в труднодоступных, редких или экстремальных средах (например, в «глубокой горячей биосфере»). Для понимания может потребоваться 20 лет.
• Парадокс «курицы и яйца»: Создание базовой библиотеки генетических последовательностей может никогда не завершиться, если новое разнообразие генерируется быстрее, чем измеряется. Если микробное разнообразие быстро растёт, исследования могут никогда за ним не угнаться.

Эволюция микробов идёт в разных направлениях.

• Мы наблюдаем быструю эволюцию и появление сотен вариантов вирусов, таких как SARS-CoV-2 (один из примерно 10 миллиардов видов микробов).
• Исследования показывают, как быстро бактерии мутируют, преодолевая антибиотики, и что существует более 1 миллиона вирусов животных, половина из которых потенциально опасна для человека.
• Однако микробы также вымирают (как вирус натуральной оспы). С исчезновением растений и животных, вероятно, исчезают и специализированные микробы, связанные с ними.

Ключевой вывод: В отличие от мира растений и животных, где общая траектория ведёт к сокращению числа видов, у нас нет сопоставимого понимания общей траектории эволюции микробов.

Почему это важно?

• Экосистемные услуги: Микробы (бактерии, археи, грибы, протисты) перерабатывают питательные вещества, очищают воду, разлагают отходы, влияют на климат, связывая CO₂, азот, серу и другие элементы. Они поддерживают обитаемость Земли.
• Генетическая информация: Наследуемая ДНК-информация биосферы, вероятно, доминируется микробами, включая вирусы. Видимые растения и животные могут составлять всё сокращающуюся долю наследственной информации биосферы.

Возможные пути к ответу.

1. ДНК-технологии: Фокусировка на «модуляторах и векторах» микробной эволюции (например, бактериальный секс), использование секвенирования единичных молекул или клеток.
2. Сравнение методов: Применение подходов, аналогичных ДНК-баркодированию для растений и животных, для оценки микробного биоразнообразия. И в микромире, и в макромире виды можно рассматривать как «скопления в пространстве последовательностей» (как галактики из звёзд).

Заключение.

Как отмечает Джесси Аузубел, со-спонсор исследования, со времён Линнея (1735 г.) мы всё ещё не имеем полного списка видов растений и животных. Сделать нечто подобное для, вероятно, в 1000 раз большего числа микробов и измерить изменения будет крайне сложно.

Статья не предлагает готовых решений, а пытается сформулировать вопрос об изменении микробного разнообразия как важную и решаемую проблему. «Пока нет агентства, следящего за состоянием микробного мира, нет „Всемирного фонда дикой природы“ для микробов», — говорит Аузубель. Возможно, скоро мы осознаем и исправим это упущение.