Изменение климата держит речных микробов в постоянном стрессе

Исследование международной группы под руководством Университета Дуйсбург-Эссен показало, что микробные сообщества в донных отложениях рек постоянно находятся в состоянии стресса из-за высокой метаболической активности и температурных колебаний. Выводы основаны на анализе ДНК и мРНК из 20 рек Северной Америки и опубликованы в журнале Microbiome.

Ключевая роль речного микробиома

В донных отложениях, где смешиваются грунтовые и речные воды, сложные микробные сообщества поддерживают ключевые биогеохимические циклы, такие как азотный и серный.

Методология исследования

Учёные проанализировали 363 образца воды и верхних слоёв осадка из 20 рек в рамках масштабного проекта гражданской науки Университета штата Колорадо. Использовались:

• Метагеномика — для определения генетического потенциала сообщества.
• Анализ мРНК — для выявления активно экспрессируемых генов.

Основные результаты

• Микробы в воде и осадке имеют сходные генетические черты и функции.
• Однако сообщества в осадке находятся в постоянном стрессе. Они активно трансформируют соединения серы и азота и при этом экспрессируют необычно высокое количество стрессовых генов, включая гены белков теплового шока.
• Эта устойчивая стрессовая реакция наблюдается по всей Северной Америке, независимо от локации.

Связь с изменением климата

«Речные микробиомы высокоадаптивны, — отмечает профессор Александр Пробст. — Однако по мере роста температур и учащения экстремальных погодных явлений это адаптивное давление будет усиливаться, что может повлиять на стабильность целых экосистем».

Межконтинентальное подтверждение

Сравнение с данными по рекам Германии, полученными в рамках Центра коллективных исследований RESIST (CRC 1439), показало сходные закономерности. Искусственные мини-речные экосистемы в Университете Дуйсбург-Эссен также демонстрировали аналогичные стрессовые реакции микробов на тепло и засоление.