Почему ученые хотят решить подземную загадку о том, где живут микробы

Почва под нашими ногами полна жизни: бесчисленные микроорганизмы разлагают органику и поддерживают баланс углерода и питательных веществ. «Почва — это в основном микроорганизмы, как живые, так и мертвые», — говорит почвенный микробиолог Дженнифер Бхатнагар. В одной щепотке почвы могут быть сотни различных типов грибов и бактерий.

До сих пор ученые не пытались предсказать, где в мире обитают определенные виды почвенных микробов. Но команда биологов из Бостонского университета, включая Бхатнагар, доказала, что это возможно. Их исследование, опубликованное в Nature Ecology & Evolution, впервые показывает, что можно точно предсказать распространенность разных видов почвенных микробов в разных частях света.

«Если мы знаем, где находятся организмы, и как они меняются под влиянием окружающей среды, мы можем лучше предсказать, как изменится функционирование этих сообществ в плане круговорота углерода и питательных веществ», — говорит Бхатнагар. Это знание важно для сельского хозяйства, изменения климата и общественного здоровья.

Команда проанализировала сотни образцов почвы, собранных Национальной обсерваторией экологических исследований (NEON). Модель предсказания учитывает местные экологические факторы: растения, кислотность почвы (pH), температуру, климат и другие.

Ключевые выводы:

• Точность предсказаний растет с увеличением площади. Чем больше участок земли, тем точнее прогноз о микробах на нем.
• Проще предсказать крупные группы, чем отдельные виды. Модель лучше прогнозировала присутствие целого филума (крупной эволюционной группы), чем отдельных видов.
• Симбиоз с растениями — лучший индикатор. Наиболее точные прогнозы были для микроорганизмов, чье присутствие зависит от симбиоза с местными растениями (например, микоризные грибы).
• Кислотность почвы — ненадежный индикатор. Несмотря на знание уровня pH и типов бактерий, которые должны там жить, модель не могла точно предсказать их фактическое количество. «Значит, есть что-то еще помимо [кислотности]», — отмечает Бхатнагар.

Теперь команда расширяет прогнозы, включая в них не только местоположение, но и конкретное время года. «Создание системы для прогнозирования почвенного микробиома улучшит наше понимание сезонных и межгодовых изменений», — говорит аспирант Зои Вербин. Это поможет предвидеть, как изменение климата повлияет на такие микробные процессы, как разложение или круговорот азота.

«Чем больше мы узнаем, тем больше понимаем, насколько важны почвенные микробы для сельского хозяйства, общественного здоровья и климата», — говорит Вербин. Ее проект направлен на выявление основных движущих сил почвенного микробиома и главных источников неопределенности.