Спящие микробы могут «включаться» для адаптации к изменению климата

Исследование показывает, что спящие штаммы бактерий, ранее адаптированные к определённым температурам, реактивируются в ходе климатических изменений.

Результаты, полученные командой из Имперского колледжа Лондона и опубликованные в eLife, имеют важное значение для прогнозирования влияния глобального потепления на экосистемы.

Микробы важны для функционирования экосистем из-за их ключевой роли в качестве патогенов, источников пищи и участников рециклинга питательных веществ. Поэтому для понимания глубокого влияния изменения климата на разные экосистемы необходимо изучать их микробные сообщества.

Микробы существуют в сообществах разных видов и штаммов, каждый из которых выполняет различные функции на основе своих признаков — таких характеристик, как термоустойчивость или способность использовать определённые химические вещества.

Ведущий автор, доктор Томас Смит, отметил: «Микробные сообщества могут реагировать на потепление в краткосрочной перспективе за счёт акклиматизации — развития уникальных признаков, подходящих для среды, — или в долгосрочной — за счёт адаптации, то есть эволюционных изменений в течение многих поколений. Но существует и третий механизм — видовой отбор, при котором состав всего сообщества (то есть, какие виды присутствуют) меняется с изменением температуры».

Видовой отбор

Чтобы изучить это, команда провела эксперимент по видовому отбору, выращивая сообщества почвенных бактерий, собранных на одном участке, при разных температурах — от 4°C до 50°C.

Затем они измерили рост и метаболизм каждого изолированного штамма бактерий при этих температурах, чтобы определить их термальную производительность, и изучили генетические последовательности, чтобы понять, как признаки, связанные с температурным откликом, эволюционировали со временем.

Они обнаружили, что при каждом температурном условии формировались эволюционно и функционально отличные сообщества. Это было обусловлено реактивацией микробных штаммов, которые были неактивны в предыдущих условиях окружающей среды.

Это говорит о том, что родительское сообщество содержит множество бактериальных штаммов, предварительно адаптированных к выживанию при разных температурах, которые могут «включиться», когда достигается их предпочтительная температура, а не о том, что в сообщество приходят новые бактерии. В результате микробные сообщества в природе, вероятно, способны быстро реагировать на температурные колебания.

Старший автор, профессор Томас Белл, сказал: «Понимание относительной важности акклиматизации, адаптации и видового отбора для формирования и обновления микробных сообществ является ключом к определению скорости их реакции на изменения температуры. Мы выяснили, что реактивация функционального разнообразия внутри микробного сообщества может позволить всему сообществу выжить в ответ на температурные изменения».