Выявлена структура бактерий, опосредующих круговорот углерода в почве
Органическое вещество почвы содержит большую долю глобального углерода, судьба которого в значительной степени определяется почвенными микробными сообществами. Глобальные модели углеродного цикла могут быть улучшены с использованием информации о микробных процессах в почве, но внутренняя работа почвенных сообществ остается по большей части скрытой от наших глаз.
Чтобы измерить вклад микробов в переработку органических веществ в почве, ученые применили новый подход, заключающийся в измерении динамики ассимиляции углерода различными микроорганизмами при их взаимодействии в почве. Для этого была составлена характеристика структур гильдий почвенных бактерий на основе того, как они ассимилировали углерод.
Ученые провели эксперимент по исследованию стабильных изотопов многосубстратной ДНК для отслеживания бактериальной ассимиляции углерода, полученного из различных источников, различающихся по биодоступности. С помощью оборудования для выделения и очистки нуклеиновых кислот, а также систем визуализации клеток были идентифицированы и отслежены около 1 300 бактериальных таксонов, которые ассимилировали изотоп углерода 13C в почве сельскохозяйственного назначения в течение двух суток, то есть 48 дней.
По результатам исследований была выявлена общая динамика ассимиляции углерода-13 бактериальными таксонами, определяемая источником и временем ассимиляции изотопа, — она продемонстрировала низкую филогенетическую сохранность. Идентифицированные бактериальные гильдии состояли из таксонов, которые имели похожую динамику усвоения углерода. Биодоступность источника углерода объяснила значительные различия как в динамике минерализации углерода, так и в структуре гильдий. Также стало ясно, что динамика роста бактериальных гильдий значительно отличается в ответ на добавление углерода.
Таким образом, структура гильдии объясняет значительные различия в биогеографическом распределении бактерий в континентальном и глобальном масштабах. Результаты, полученные в ходе исследования, свидетельствуют о том, что понимание динамики роста на месте имеет важное значение для понимания вклада микробов в круговорот углерода в почве. Этот вклад в значительной степени определяется анаболическим процессом, который регулирует распределение энергии для роста, конкуренции и выживания бактерий. Полученные данные ученые планируют интерпретировать в контексте стратегий истории бактериальной жизни и их взаимосвязи с наземным циклом углерода.
