Ученые ожидают, что изменение климата повлияет на географическое распределение микробов в почве, но лишь немногие исследования глубоко изучили эту взаимосвязь. Исследование, опубликованное на этой неделе в mSystems, предполагает, что связь может растянуться на десятилетия. После секвенирования образцов почвы с североамериканского и тибетского плато и сравнения их с историческими климатическими данными международная группа исследователей обнаружила, что сегодняшняя смесь почвенных бактерий находится под сильным влиянием климата 50-летней давности.
«Климат прошлого может лучше предсказывать распространение бактерий, чем климат сегодня», - говорит специалист по биостатистике Кэтрин Поллард, старший автор исследования и директор Гладстонского института науки о данных и биотехнологии в Сан-Франциско, Калифорния.
Предыдущие исследования показали отставание растений и животных, при котором организмам требуются годы или десятилетия, чтобы приспособиться к изменяющемуся климату, но это исследование впервые показало такой унаследованный эффект для почвенных прокариот.
«Мы обнаружили эти удивительно большие задержки в том, как распределение микробов реагирует на изменения климата и окружающей среды», - говорит микробиолог-эколог и руководитель исследования Джошуа Ладау, который работал над исследованием в Гладстоне.
Предполагая, что отношения между климатом и почвенными микробами не меняются, говорит он, их можно использовать для предсказания будущего. «Если бы изменение климата остановилось сегодня, что случилось бы с распространением микробов, если бы оно успело наверстать упущенное?» - спрашивает Ладау. "На что мы уже подписались?"
Чтобы выяснить это, он и его сотрудники разработали статистическую модель, основанную на отношениях, которые они наблюдали, и подключили к текущим климатическим условиям. Модель предсказывает, что по мере того, как почвенные микробы приспосабливаются к сегодняшнему климату в течение следующих нескольких десятилетий, их разнообразие будет увеличиваться в течение следующих пятидесяти лет на большей части Тибетского нагорья и на севере Северной Америки.
Эти результаты, говорит Ладау, связаны с идеей долга вымирания, который широко изучался в макроорганизмах, таких как растения и животные, но не в микробных системах. «Долг вымирания» описывает сценарий, в котором организм живет в месте, где он больше не может существовать, но исчезновение может занять годы или десятилетия.
Исследование началось не с изучения изменения климата. Микробиолог Хайян Чу, старший автор исследования, вместе со своим аспирантом Ю Ши из Института почвоведения Китайской академии наук в Нанкине секвенировали 180 образцов почвы с 60 участков на Тибетском плато. Они связались с Поллардом в Гладстоне, чтобы провести описательный анализ микробов из разных частей региона. Ладау, в то время работавший в лаборатории Полларда постдокторантом, заинтересовался климатической связью этих образцов и проанализировал глобальные карты климатических данных, начиная с 1950 года. Исследователи получили образцы из Северной Америки для сравнения..
Исследователи применяют аналогичный подход к другим микробным сообществам, включая морские микроорганизмы. Ладау говорит, что он также хотел бы взглянуть на образцы почвы и климатические записи из более далекого прошлого, чтобы увидеть
"Как далеко мы можем отодвинуть эти вещи?" он спросил. "Десятилетия? Сотни лет? Миллионы?"