Ученые обнаружили новый тип микроорганизмов в критической зоне Земли (глубокий слой почвы)CSP1-3, эти микроорганизмы помогают очищать грунтовые воды,Может стать ключом к будущим инновационным решениям в области очистки воды и окружающей среды. Когда вода течет по территории, эти микроорганизмы расщепляют оставшиеся загрязняющие вещества, улучшая качество воды. Критические зоны также играют жизненно важную роль в ключевых процессах производства продуктов питания и здоровья экосистем, таких как почвообразование, круговорот питательных веществ и регулирование водных ресурсов. Поскольку микробы имеют решающее значение для жизни на Земле, понимание этого недавно открытого микробного сообщества может способствовать усилиям по сохранению природы и помочь в борьбе с изменением климата.

На этом изображении показана критическая зона Земли, которая простирается от верхушек деревьев до глубины почвы на глубину до 700 футов (около 210 метров), и изображены обитающие там микроорганизмы. Этот регион поддерживает большую часть жизни на Земле, поскольку регулирует фундаментальные процессы, такие как почвообразование, циркуляция воды и круговорот питательных веществ, которые имеют решающее значение для производства продуктов питания, качества воды и здоровья экосистем. Источник изображения: Университет штата Мичиган.

Леонардо да Винчи однажды сказал: «Мы знаем больше о движении небесных тел, чем о почве под нашими ногами».

Джеймс Тидже, всемирно известный эксперт по микробиологии из Мичиганского государственного университета, согласен с точкой зрения Леонардо. Но он надеется изменить это, изучая критическую зону, часть динамичной «живой кожи» Земли.

«Критическая зона простирается от верхушек деревьев до почвы на глубину до 700 футов», — сказал Тидже. «Этот регион поддерживает большую часть жизни на Земле, потому что он регулирует фундаментальные процессы, такие как почвообразование, круговорот воды и круговорот питательных веществ, которые имеют решающее значение для производства продуктов питания, качества воды и здоровья экосистем. Хотя глубокая критическая зона имеет решающее значение, это все еще новая территория, потому что это относительно неисследованный и в значительной степени неизведанный регион планеты».

Тидже, заслуженный профессор кафедр микробиологии, генетики и иммунологии МГУ, а также наук о растениях, почве и микробах, обнаружил в этом огромном, неизведанном мире микроорганизмов совершенно другой тип или основную категорию, названную CSP1-3. Новый тип был обнаружен в образцах почвы на глубине 70 футов в Айове и Китае. Почему Айова и Китай? «Поскольку почвы в обеих областях очень глубокие и похожие, мы задавались вопросом, было ли их распространение более распространенным, а не ограничивалось ли одним районом», — сказал Тидже.

Команда Тидже извлекла ДНК из этих глубоких почв и обнаружила, что предки CSP1-3 жили в воде – горячих источниках и пресной воде – миллионы лет назад. За свою эволюционную историю они претерпели по крайней мере один крупный сдвиг среды обитания, в конечном итоге колонизируя почвенную среду - сначала поверхностную почву, а затем более глубокую почву.

На этой диаграмме показана история эволюции водных организмов и адаптивные характеристики типов CSP1-3 в различных средах обитания. Источник изображения: Университет штата Мичиган.

Тидж также обнаружил, что эти микроорганизмы активны. «Большинство людей думают об этих организмах как о спорах или находящихся в спящем состоянии», — сказал он. «Но ключевой вывод, который мы сделали в результате изучения их ДНК, заключался в том, что эти микроорганизмы были активны и медленно росли».

Тидже также был удивлен, обнаружив, что эти микробы не были редкими членами сообщества, а скорее доминировали; в некоторых случаях они составляли 50 и более процентов сообщества, чего никогда не наблюдалось в верхнем слое почвы.

«Я считаю, что это происходит потому, что глубокая почва — это совсем другая среда, и эта группа организмов развивалась в течение длительного периода времени, чтобы адаптироваться к этой бедной почвенной среде», — добавил Тидже.

Почва – самый большой фильтр для воды на Земле. Когда вода течет через почву, она очищается посредством физических, химических и биологических процессов. Верхний слой почвы, в котором растут корни большинства растений, обычно достаточно мал, чтобы дождевая вода могла быстро проходить через него. Но объём глубокого грунта гораздо больше. CSP1-3 был создан для этой цели. Они питаются углеродом и азотом, вымываемыми из верхнего слоя почвы, завершая процесс очистки.

«CSP1-3 подобен мусорщику, убирающему все, что попадается на поверхность почвы», — сказал Тидже. «У них есть своя работа».

«Следующим шагом будет выращивание некоторых микробов в лаборатории, и если они смогут вырасти, мы сможем узнать больше об их уникальной физиологии, которая делает их такими успешными в глубокой почвенной среде», — сказал Тидж. Это непростая задача. Большинство микроорганизмов невозможно культивировать, поскольку трудно воспроизвести условия, в которых они живут и растут.

Например, поскольку предки CSP1-3 жили в горячих источниках, лаборатория Тидже пытается выращивать их при высоких температурах в качестве примера тестирования новых условий роста на основе их геномной информации.

Но если кто и сможет это сделать, так это Тидже, потому что он также открыл микроорганизмы, способные дехлорировать хлориды.

«Физиологические механизмы CSP1-3 обусловлены их биохимическими свойствами, поэтому могут существовать некоторые интересные гены, имеющие другое применение», — сказал он. «Например, мы еще не знаем их способности усваивать вредные загрязнители, и если бы мы могли это понять, мы могли бы помочь решить одну из самых насущных проблем на Земле».

Составлено из /ScitechDaily