2.12.2018 17:00 | Veda

Oteplenie môže dať šancu „driemajúcim“ mikróbom

Ilustračná snímka
Ilustračná snímka Zdroj: iStockphoto

Rast teploty zmení zloženie mikroživota. To naruší schopnosť prírody recyklovať.

Dva nové výskumy účinkov otepľovania na mikróby priniesli zaujímavé výsledky. Prežijú zvlášť tie s malými bunkami a malým genetickým základom. A nezáleží len na tom, v akej mikroklíme prebieha rozklad biomasy, ale aj na zložení mikrobiálnej komunity.

Baktérie, prvoky a huby či plesne plnia nenahraditeľnú úlohu v kolobehu mnohých prvkov na Zemi. A čistia prostredie. Z odumretej živej hmoty recyklujú a regenerujú kľúčové živiny, ktoré vracajú do prostredia, kde ich využijú ďalšie generácie organizmov. Zvlášť rastliny.

Horúco pod nohami

Scénou prvého výskumu sa stal rozsiahly požiar podzemných ložísk uhlia pri Centralii v štáte Pennsylvania (USA). Horí od roku 1962. Výsledkom sú schátrané budovy, opustené cesty s popraskaným asfaltom a prieduchy v pôde, z ktorých uniká para so sírovým zápachom.

Tím Ashley Shadeovej z Michiganskej štátnej univerzity v East Lansing (USA) sa sústredil na pôdne mikróby. Bežné, ale aj tie, ktoré to „majú rady horúce“. „V Centralii sú mikróby pod tlakom prudkých zmien, ako keby do nich niekto udieral kladivom,“ povedala.

Malé je pekné a pomáha prežiť

Celkový záver z výskumu je taký, že bežné zloženie mikróbov v pôdach predmetnej oblasti nahradili mikróby jednak s malými bunkami, jednak s malým genómom, teda genetickým základom. Týka sa to veľkej väčšiny mikrobiálnych populácií v tamojšej horúcej pôde.

Nejde o evolučné prispôsobenie, na to bol čas krátky. Pôvodné mikróby jednoducho vymreli a nahradili ich spomenuté. „Populácie, ktoré žijú blízko horúcej pôdy v pásmach chladnejších teplôt sa výrazne líšia od tých v horúcom prostred,“ konštatovala Ashley Shadeová.

Ako v teple, tak aj v zime

Členovia tímu zaznamenali aj celkom nečakaný výsledok. Priemerná veľkosť genómov nových malých mikrobiálnych prišelcov zodpovedá mikróbom, ktoré žijú v prostredí na opačnom konci teplotnej škály, v arktickom permafroste (dlhodobo zmrznutá pôda).

„Naša hypotéza je, že týmto bunkám sa ich genóm nezmenšil evolúciou. Naopak, nikdy sa im výrazne nezväčšil, sú iba príbuznejšie dávnym jednoduchším mikróbom, ktoré mali podobnú veľkosť buniek i genetického materiálu,“ vysvetlila Ashley Shadeová.

Mikrosvet na čajovej lyžičke

Pôda predstavuje jedno z najpestrejších prostredí života. Jediná jej čajová lyžička môže obsahovať mnoho miliónov mikróbov. Sčasti aktívnych, sčasti v dormancii (stav kľudu), ktorá pripomína zimný spánok. Práve druhé rýchlo prevážili v centralijských pôdach.

Nešlo teda o migráciu odinakiaľ, ale dovtedy menšinová zložka mikrobiálnych populácií v pôde sa po vzraste teploty stala väčšinovou. Vyvoláva to otázky: aké mikróby v dormancii aktuálne čakajú na svoju šancu v iných pôdach, vode, ale trebárs aj v našich útrobách?

Malí recyklátori

V zopár hnijúcich listoch môžu byť miliardy mikróbov. Recyklujú živiny z listov a inej odumretej biomasy a obnovujú ich kolobeh. „Keby ich nebolo, okolo nás by sa hromadila mŕtva rastlinná hmota, nehovoriac o živočíšnej. Robia veľmi užitočnú prácu,“ zdôraznil vedúci druhého tímu Sydney Glassman z Kalifornskej univerzity v Riverside a Irvine.

S kolegami testoval, aká bude reakcia mikrobiálnych spoločenstiev, keď sa ocitnú v nových klimatických podmienkach, simulujúcich očakávaný priebeh globálneho otepľovania. V úhrne na piatich lokalitách s rôznou klímou pozdĺž juhokalifornského pohoria San Jacinto.

Mikróby v klietkach

Na každej žije spoločenstvo mikróbov, prispôsobené lokálnej klíme. Vedci použili nylonové kontajnery s drobnými pórmi, „mikrobiálne klietky“. Naplnili ich sterilizovanou odumretou trávou a mikróbmi z každej lokality. Dovnútra a von prenikala voda a živiny, no nie mikróby.

Po 6, 12 a 18 mesiacoch zmerali, koľko trávy v nich rozložili mikróby. Potvrdilo sa, že rozklad je najrozsiahlejší na miestach s miernou klímou. Ani prichladnou, ani prihorúcou, ani privlhkou, ani prisuchou. Na takých miestach je totiž recyklovanie živín najefektívnejšie.

Nie je jedno, odkiaľ si

Na rozklad ale vplýval pôvod mikróbov. Mikróby z niektorých lokalít v ňom boli výkonnejšie ako mikróby z iných, hoci nepôsobili „doma“. Trebárs mikróby z trávnatej zóny boli v tomto ohľade po presune do suchšej krovinatej zóny až o 40 percent výkonnejšie ako miestne.

„Čakali sme výhodu domáceho ihriska, že najlepšie musia byť pri rozklade mŕtvej biomasy miestne mikróby, no je to inak. Rozklad býva pomalší za horúca a sucha, no až teraz vidíme, ako ho môžu pri zmene klímy zosilniť špecifické mikróby“ uzavrel Sydney Glassman.

Prvú štúdiu uverejnil vedecký časopis Nature Microbiology, druhá vyšla vo vedeckom časopise Proceedings of the National Academy of Sciences. Správy o nich vydali Michiganská štátna univerzita a Kalifornská univerzita v Riverside.

Diskusia 0 Príspevkov