Микробы в засушливых землях быстро активизируются во время дождей
Австрийские ученые смоделировали выпадение осадков в засушливых землях в лабораторных условиях. Оказалось, что микроорганизмы, живущие в верхнем слое почвы, большую часть времени находятся в состоянии покоя. Однако во время выпадения осадков они переключаются в активный режим в течение первых 15–30 минут и начинают вырабатывать энергию. В будущем результаты позволят узнать, какие особенности помогают почвенным микробам адаптироваться к переменчивому климату. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Засушливые территории — это пустыни, полупустыни, степи и лугопастбища. Сегодня они занимают более 46% мировой площади суши и постоянно расширяются из-за изменений климата и нерационального управления земельными ресурсами. В засушливых землях редко встречаются растения, однако под землей процветает жизнь. В верхнем слое почвы размером от миллиметра до сантиметра существуют микроорганизмы. Они обогащают почву углеродом и азотом, а также предотвращают эрозию почвы и удерживают воду. Эти микробы живут в сложных условиях и часто переживают длительные периоды засухи.
Австрийские ученые решили выяснить, как микроорганизмы поддерживают свои экосистемные функции в таких условиях. Они проанализировали активность микробов и обнаружили определенную стратегию в их жизни: во время засухи почвенные бактерии находятся в состоянии покоя, а в дождливые периоды быстро активизируются. Микроорганизмы извлекают максимальную пользу из выпадения осадков, привлекая к этому все микробное разнообразие почвы и отдельные клетки. Исследователи смоделировали выпадение осадков в лабораторных условиях, и в течение первых 15–30 минут почти все микробные группы переключились из состояния покоя в активный режим. Они начали быстро вырабатывать энергию и восстанавливать свой геном.
Также ученые смоделировали выпадение осадков с использованием воды, содержащей тяжелый водород, и исследовали отдельные клетки, в которые вошли атомы водорода.
«С помощью этого подхода мы можем выявить долю клеток, которые реактивируются во время дождя. Мы также можем сделать вывод, могут ли расти клетки во время кратковременных дождей, которые в засушливых землях часто длятся всего 1-2 дня. Мы обнаружили, что почти все клетки верхнего слоя почвы реактивируются, но при таких кратковременных дождях удвоилась только небольшая часть клеток», — объяснила Стефани Иммингер, соавтор исследования из Венского университета.
По словам ученых, почвенные микробы идеально приспособлены к засухам и кратковременным дождям. Они научились быстро накапливать энергию и сохранять ее в состоянии покоя. В условиях глобального потепления способность выживать в условиях нехватки воды будет распространяться в других регионах с умеренным климатом. В будущем результаты исследования помогут понять, какие особенности позволяют почвенным микроорганизмам адаптироваться к переменчивому климату.
