Ученые провели исследования микробов в критической зоне почвы

Леонардо да Винчи когда-то отметил, что человечество знает больше о движении небесных тел, чем о почве под ногами. Это высказывание остается актуальным и сегодня, несмотря на значительный прогресс в науке. Джеймс Тидже, всемирно известный эксперт по микробиологии из Мичиганского государственного университета, посвятил свою работу изучению Критической зоны Земли — динамичного слоя, простирающегося от верхушек деревьев до глубины 200 метров под поверхностью.

Эта зона играет ключевую роль в поддержании жизни на планете, регулируя процессы формирования почвы, круговорота воды и питательных веществ, которые критически важны для производства продовольствия, качества воды и здоровья экосистем.

Несмотря на свою значимость, глубокая часть Критической зоны остается малоизученной. Тидже и его команда сделали важное открытие, обнаружив в глубоких слоях почвы (до 20 метров) в США и Китае новый тип микробов — CSP1-3. Эти микроорганизмы представляют собой отдельную первичную категорию, ранее неизвестную науке. Выбор этих регионов для исследования был неслучайным: их почвенные профили схожи, что позволило ученым проверить, является ли распространение CSP1-3 общим явлением, а не локальной особенностью.

Анализ ДНК показал, что предки CSP1-3 обитали в водной среде — горячих источниках и пресных водоемах — миллионы лет назад. В ходе эволюции они адаптировались к жизни в почве, сначала в поверхностных слоях, а затем и в глубоких. Одним из самых неожиданных открытий стало то, что эти микробы не находятся в состоянии покоя, как предполагалось ранее, а остаются активными, хотя и растут очень медленно. Более того, в некоторых глубоких почвенных сообществах они составляют более 50% микроорганизмов, что резко контрастирует с поверхностными слоями, где такое доминирование одного типа практически не встречается. Джеймс Тидже объясняет это тем, что CSP1-3 в течение долгого времени эволюционировали, чтобы приспособиться к обедненной ресурсами среде глубоких почв.

Помимо фундаментального значения, это открытие имеет важные практические последствия. Почва — крупнейший природный фильтр воды, и CSP1-3 играют в этом процессе ключевую роль. Они действуют как «мусорщики», перерабатывая углерод и азот, которые просачиваются из верхних слоев, тем самым завершая очистку воды. Это делает их незаменимыми участниками биогеохимических циклов.

Следующим шагом в исследованиях станет попытка культивирования CSP1-3 в лабораторных условиях. Это сложная задача, поскольку большинство почвенных микробов не растут в искусственной среде из-за невозможности точно воспроизвести их естественные условия. Однако, учитывая прошлые успехи Тидже (например, открытие микробов, способных разлагать хлорированные соединения), у его команды есть хорошие шансы на прорыв. Одним из направлений экспериментов станет выращивание CSP1-3 при высоких температурах, что основано на данных об их происхождении из горячих источников.

Если культивирование окажется успешным, это откроет новые возможности для изучения уникальной биохимии CSP1-3. Например, их метаболические способности могут быть использованы для разложения стойких загрязнителей, что позволит решить одну из самых острых экологических проблем современности. Таким образом, работа не только расширяет наши знания о «живой коже» Земли, но и может стать основой для будущих технологий в области биоремедиации и устойчивого природопользования.