Потепление океана: глубоководные микробы адаптировались к дефициту ресурсов

Глобальное потепление затрагивает не только поверхностные воды, но и глубоководные участки Мирового океана, что традиционно рассматривалось как угроза его химическому и биологическому балансу. Однако исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что ключевые микроорганизмы способны адаптироваться к росту температур и дефициту питательных веществ. Ученые установили, что микробы вида Nitrosopumilus maritimus, относящиеся к железозависимым аммиакокисляющим археям, сыграют определяющую роль в перераспределении океанических ресурсов на фоне изменения климата.

Представители Nitrosopumilus maritimus и родственные им виды составляют около тридцати процентов морского микробного планктона. Эти организмы обеспечивают химические реакции, от которых зависит жизнеспособность морских экосистем. Процесс окисления аммиака делает архей центральным элементом круговорота питательных веществ. Преобразуя доступные формы азота в воде, они регулируют рост фитопланктона и поддерживают биологическое разнообразие.

«Последствия нагрева океана могут достигать глубины в тысячу метров и более, – отмечает профессор микробиологии Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне Вэй Цинь. – Ранее считалось, что глубинные слои изолированы от поверхностного потепления, но теперь ясно, что оно меняет механизм потребления железа этими археями. Это может повлиять на доступность микроэлементов в глубоких водах».

В ходе лабораторных экспериментов исследователи помещали чистую культуру Nitrosopumilus maritimus в условия с различными температурными режимами и концентрациями железа. Выяснилось, что при повышении температуры в среде с дефицитом этого металла микробы снижают потребность в нем и повышают эффективность его физиологического использования.

Данные наблюдений были сопоставлены с результатами глобального биогеохимического моделирования, проведенного Алессандро Тальябуэ из Ливерпульского университета. Анализ показал, что глубоководные сообщества архей смогут сохранить или даже усилить свою функцию в азотном цикле на обширных территориях океана.

Для подтверждения выводов в естественной среде ученые организуют экспедицию на научно-исследовательском судне Sikuliaq. Научная группа пройдет по маршруту от Сиэтла до залива Аляска, а затем направится в субтропические широты с остановкой в городе Гонолулу на Гавайях. Целью миссии станет изучение влияния температурных сдвигов на природные популяции архей в открытом океане.