Морские микробы — ключ к будущему океана
Микробиолог-океанограф Соня Дирман изучает морские микробы, чтобы понять, сколько углерода может поглотить океан и как он изменится при потеплении планеты. Эти микроорганизмы — основа морской пищевой сети и цикла углерода.
Что изучают и почему это важно?
Морские микробы, особенно фотосинтезирующие, — это сердце океана. Они формируют сложную сеть взаимодействий на микроскопическом уровне, которая поддерживает всю экосистему: от рыб до китов. Эта сеть критически важна для понимания способности океана поглощать углерод и смягчать изменения в атмосфере.
Как проводятся исследования?
Используются два подхода:
- Лабораторные эксперименты с изолированными культурами микробов в контролируемых условиях.
- Полевые наблюдения и эксперименты прямо на кораблях.
Ключевые инструменты — метагеномика, метатранскриптомика и метапротеомика. Учёные извлекают ДНК из всех микробов в образце воды, секвенируют её и с помощью суперкомпьютера определяют, какие виды присутствуют и какие функции (гены) активны.
Ключевые открытия
- Химический "язык" микробов: Активность ключевых организмов, таких как азотфиксирующие цианобактерии, зависит не только от химической среды, но и от взаимодействия с другими микробами через химические сигналы.
- Суточный цикл углерода и азота: В районе станции ALOHA (около 200 миль от Гавайев) исследователи отследили, как фиксация углерода с восходом солнца запускает цепную реакцию в сообществе. Разные группы организмов по очереди используют ограниченный азот в течение дня.
Будущее океана и вызовы
По мере потепления и закисления океана меняется доступность ресурсов, что может привести к:
- Сдвигу в составе микробных сообществ и их географическому распределению.
- Изменению функций, которые выполняют микробы, и от которых зависит вся экосистема.
Микробы выживут, но могут измениться виды и их роль в экосистеме. Понимание основных правил их взаимодействия сегодня необходимо для прогнозирования будущего и оценки устойчивости рыболовства, биогеохимических циклов и климата.
Важность просвещения: Океанская наука недостаточно представлена в школьных программах по STEM. Без этого упускается возможность объяснить, как океан и его микробы делают нашу планету обитаемой (именно цианобактерии насытили атмосферу кислородом).