Новый метод показывает огромную роль морских микробов в углеродном цикле

Исследование, проведённое учёными из Лаборатории Бигелоу, показало, что небольшая доля морских микроорганизмов ответственна за большую часть потребления кислорода и выделения CO₂ в океане. Это открытие, опубликованное в Nature, стало возможным благодаря новому методу, дающему беспрецедентное представление об организмах, которые помогают регулировать сложный обмен углекислым газом между атмосферой и океаном.

Исследователи изучили морские микробы — прокариопланктон (бактерии и археи), которые составляют более 90% клеток в океане. Команда обнаружила, что менее 3% клеток прокариопланктона ответственны за до трети всего потребляемого группой кислорода.

«Это имеет большие последствия для нашего понимания того, как работает углеродный цикл в океане», — сказал соавтор Джейкоб Мансон-Макги. «Если эти процессы определяются небольшой долей микробов, это серьёзный сдвиг в нашем текущем представлении об этом фундаментальном процессе».

Прокариопланктон использует органическое вещество для генерации энергии через клеточное дыхание, которое потребляет кислород и выделяет CO₂. Новое исследование показывает, что активность микробов сильно различается.

«Мы видим тысячекратную разницу от одного типа микроба к другому», — сказал руководитель проекта Рамунас Степанаускас. «Запутывает то, что микробы, которые потребляют больше всего кислорода и выделяют больше всего CO₂, не являются доминирующими в океанах. Почему-то более успешны организмы, которые дышат не так много, и это довольно загадочно».

Команда предполагает, что самые многочисленные прокариопланктоны могут получать энергию от солнечного света.

Новый метод связывает функции и генетический код отдельных клеток. Он использует флуоресцентные зонды: чем активнее клетка дышит, тем ярче она становится. Затем учёные измеряют этот сигнал и сортируют клетки для последующего генетического анализа.

В исследовании метод был применён к прокариопланктону из залива Мэн, Атлантического и Тихого океанов, а также Средиземного моря.

«Когда я думаю о том, что может сделать этот новый метод, это очень захватывающе», — сказала соавтор Мелори Линдси. «Он позволяет нам задавать детальные вопросы на невероятно чувствительном уровне».

Это исследование может улучшить компьютерные модели, которым нужна точная информация о роли микроорганизмов в глобальных углеродных процессах, включая изменение климата.