Крупнейший анализ микробных данных выявил экологический закон: 99,999% видов остаются неоткрытыми

Согласно исследованию биологов из Университета Индианы, на Земле может существовать почти 1 триллион видов, причем на сегодня идентифицирована лишь одна тысячная процента.

Оценка, основанная на пересечении больших наборов данных и универсальных законов масштабирования, опубликована 2 мая в Proceedings of the National Academy of Sciences. Авторы работы — доцент Джей Т. Леннон и научный сотрудник Кеннет Дж. Лоси.

Ученые объединили наборы данных о микробных, растительных и животных сообществах из правительственных, академических и гражданских научных источников, создав крупнейшую в своем роде компиляцию. В совокупности эти данные представляют более 5,6 миллионов микроскопических и нематериальных видов из 35 000 локаций по всем океанам и континентам мира, кроме Антарктиды.

Исследование финансируется Национальным научным фондом (NSF) в рамках программы по заполнению основных пробелов в знаниях о биоразнообразии планеты.

Микробные виды — это все формы жизни, слишком мелкие для невооруженного глаза, включая все одноклеточные организмы, такие как бактерии и археи, а также некоторые грибы. Многие предыдущие попытки оценить количество видов на Земле либо игнорировали микроорганизмы, либо опирались на устаревшие наборы данных.

Ранние оценки были основаны на усилиях, которые кардинально недооценивали разнообразие микроорганизмов. До появления высокопроизводительного секвенирования ученые характеризовали разнообразие на основе 100 особей, в то время как грамм почвы может содержать до миллиарда организмов.

Осознание этой проблемы вызвало взрыв новых проектов по отбору проб микроорганизмов, таких как:

• Human Microbiome Project (NIH): микроорганизмы, связанные с человеком.
• Экспедиция Tara Oceans: морские микроорганизмы.
• Earth Microbiome Project: водные, наземные и связанные с хозяевами микроорганизмы.

Эти и многие другие источники были скомпилированы для создания инвентаря в исследовании IU, который объединяет 20 376 проб бактерий, архей и микроскопических грибов и 14 862 проб сообществ деревьев, птиц и млекопитающих.

Ученые обнаружили, что аспекты биоразнообразия, такие как количество видов, подчиняются простым, но мощным законам масштабирования в зависимости от численности организмов. Эти законы, известные для растений и животных (например, зависимость числа видов от площади), впервые были подтверждены для микроорганизмов и оказались универсальными.

Полученные отношения масштабирования привели к оценке в свыше 1 триллиона видов.

Исследование также показывает, что идентификация каждого микробного вида — колоссальная задача. Для сравнения, проект Earth Microbiome Project на сегодня каталогизировал менее 10 миллионов видов.

Из этих каталогизированных видов:

• Только около 10 000 когда-либо были выращены в лаборатории.
• Менее 100 000 имеют классифицированные последовательности.

Это означает, что в 100 000 раз больше микроорганизмов ожидают открытия, а 100 миллионов — полного изучения. Микробное биоразнообразие оказалось больше, чем когда-либо предполагалось.