Глубоководные слои океана нагреваются из-за аномальной жары и изменения климата, что может нарушить хрупкий химический и биологический баланс водоемов. Однако новое 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.
«Потепление океана может распространяться на глубины до 1000 метров и более, — говорит профессор микробиологии Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне Вэй Цинь. — Раньше мы считали, что более глубокие слои воды в основном изолированы от поверхностного потепления, но теперь становится ясно, что потепление в глубинах океана может изменить то, как многочисленные археи используют железо — металл, от которого они зависят, — что потенциально может повлиять на доступность микроэлементов в глубинах океана».
В ходе исследования, проведенного под руководством Цинь и профессора биологии глобальных изменений из Университета Южной Калифорнии Дэвида Хатчинса, 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.
«Результаты показывают, что глубоководные сообщества архей могут сохранять или даже усиливать свою роль в круговороте азота и первичном производстве в обширных регионах с дефицитом железа в условиях глобального потепления», — заключил Цинь.
[Фото: Fred Zwicky / University of Illinois at Urbana-Champaign, News Bureau]
