Повышение температуры в глубоководных слоях океана, вызванное аномальной жарой и изменениями климата, способно дестабилизировать тонкий химический и биологический баланс в водных экосистемах. Тем не менее, недавнее исследование показывает, что микроб Nitrosopumilus maritimus уже хорошо адаптируется к более теплым водам с низким содержанием питательных веществ. По прогнозам исследователей, эти удивительно приспособляемые железозависимые археи, окисляющие аммиак, будут играть важную роль в изменении распределения питательных веществ в океане в условиях меняющегося климата.
Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Nitrosopumilus maritimus и родственные ему виды составляют около 30% популяции морского микробного планктона. Многие исследователи сходятся во мнении, что именно эти микробы обеспечивают химические реакции, необходимые для поддержания морской жизни. Способность архей окислять аммиак делает их ключевыми участниками круговорота питательных веществ в океанах. Изменяя формы азота, доступные в морской воде, они контролируют рост микробного планктона — основы морской пищевой цепи — и помогают поддерживать морское биоразнообразие.
«По словам профессора, повышение температуры океана способно затрагивать глубины, достигающие 1000 метров и даже больше микробиологии Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне Вэй Цинь. — Ранее существовало мнение, что глубоководные слои океана в значительной степени защищены от потепления поверхности. Однако теперь очевидно, что повышение температуры на глубине может повлиять на то, как различные археи используют железо – жизненно важный для них металл. Это, в свою очередь, может изменить доступность микроэлементов в глубоких водах».
В результате исследования, возглавляемого Цинь и профессором биологии глобальных изменений Дэвидом Хатчинсом из Университета Южной Калифорнии, была получена чистая культура Nitrosopumilus maritimus подвергалась воздействию различных температур и концентраций железа в контролируемых экспериментах с использованием чистых металлов. Ученые обнаружили, что повышение температуры в условиях дефицита железа снижает потребность микробов в железе и повышает эффективность его использования, демонстрируя, что микробы хорошо адаптируются к стрессу, вызванному высокими температурами и дефицитом железа.
«По словам Циня, полученные данные свидетельствуют о том, что сообщества архей, обитающие на больших глубинах, способны поддерживать или даже повышать свою значимость в процессах азотного цикла и первичного производства в обширных районах, где наблюдается недостаток железа, в условиях глобального потепления.
[Фото: Fred Zwicky / Университет Иллинойса в Урбана-Чемпейн, Отдел новостей ]