На Земле может обитать триллион видов
Согласно новому исследованию, на Земле может существовать почти 1 триллион видов, причем на сегодняшний день идентифицирована лишь одна тысячная процента от этого числа.
Оценка, основанная на применении универсальных законов масштабирования к большим наборам данных, опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Авторы работы — Джей Леннон и Кеннет Лоси из Индианского университета в Блумингтоне, США.
Ученые объединили микробные, растительные и животные наборы данных из правительственных, академических и гражданских научных источников, создав крупнейшую в своем роде компиляцию.
В совокупности эти данные представляют более 5,6 миллионов микроскопических и нематериальных видов из 35 000 локаций по всем океанам и континентам мира, кроме Антарктиды.
Великий вызов для биологии
«Оценка количества видов на Земле — одна из великих задач в биологии, — сказал Леннон. — Наше исследование объединяет крупнейшие доступные наборы данных с экологическими моделями и новыми экологическими правилами, описывающими, как биоразнообразие связано с численностью. Это дало нам новую и строгую оценку количества микробных видов на Земле».
Он добавил, что «до недавнего времени у нас не было инструментов для истинной оценки количества микробных видов в естественной среде. Появление новой технологии генетического секвенирования предоставило большой объем новой информации».
Работа финансируется программой Национального научного фонда (NSF) «Измерения биоразнообразия», целью которой является преобразование нашего понимания масштабов жизни на Земле путем заполнения основных пробелов в знаниях о биоразнообразии планеты.
«Это исследование дает представление об огромном разнообразии микробов на Земле, — сказал Саймон Малкомбер, директор программы. — Оно также подчеркивает, какая часть этого разнообразия еще предстоит открыть и описать».
Оценка количества микробных видов
Микробные виды — это формы жизни, слишком мелкие, чтобы быть видимыми невооруженным глазом, включая одноклеточные организмы, такие как бактерии и археи, а также некоторые грибы.
Многие более ранние попытки оценить количество видов на Земле игнорировали микроорганизмы или основывались на устаревших наборах данных, полученных с помощью смещенных методов или сомнительных экстраполяций, отметил Леннон.
«Старые оценки основывались на усилиях, которые драматически недооценивали разнообразие микроорганизмов, — добавил он. — До появления высокопроизводительного генетического секвенирования ученые характеризовали разнообразие на основе 100 особей, тогда как мы знаем, что грамм почвы содержит до миллиарда организмов, а общее число на Земле более чем на 20 порядков больше».
Осознание того, что микроорганизмы значительно недооценены, вызвало взрыв новых усилий по их отбору за последние несколько лет.
Масштабные усилия по отбору проб
Инвентаризация источников данных в исследовании включает 20 376 попыток отбора проб бактерий, архей и микроскопических грибов, а также 14 862 попыток отбора проб сообществ деревьев, птиц и млекопитающих.
«В результате этих исследований был собран огромный объем данных, — сказал Лоси. — Однако немногие пытались собрать все данные вместе, чтобы проверить большие вопросы».
Он добавил, что ученые «предположили, что аспекты биоразнообразия, такие как количество видов на Земле, будут масштабироваться с численностью отдельных организмов. Проанализировав огромный массив данных, мы наблюдали простые, но мощные тенденции в том, как биоразнообразие меняется в зависимости от масштабов численности».
Законы масштабирования для всех видов
Исследователи обнаружили, что численность наиболее доминирующих видов масштабируется с общим количеством особей в диапазоне 30 порядков величины, «что делает это самым масштабным законом масштабирования в биологии», — говорит Леннон.
Известно, что такие законы масштабирования, как обнаруженный учеными, точно предсказывают количество видов для растительных и животных сообществ. Например, количество видов масштабируется с площадью ландшафта.
«До сих пор мы не знали, масштабируются ли аспекты биоразнообразия с чем-то таким простым, как численность организмов, — сказал Лоси. — Как выяснилось, отношения не только просты, но и мощны, что привело к нашей оценке вплоть до триллиона видов».
Результаты исследования также показывают, что идентификация каждого микробного вида на Земле представляет собой огромную проблему.
«Из каталогизированных видов только около 10 000 когда-либо выращивались в лаборатории, и менее 100 000 имеют классифицированные генетические последовательности, — сказал Леннон. — Наши результаты показывают, что это оставляет в 100 000 раз больше микроорганизмов, ожидающих открытия, и 100 миллионов — для полного изучения.
Похоже, микробное биоразнообразие больше, чем мы когда-либо представляли».