Mikroby w centrum uwagi: jak zmiany środowiskowe zagrażają różnorodności!

Mikroby w centrum uwagi: jak zmiany środowiskowe zagrażają różnorodności!

W nowym badaniu Toma Clegga i Thilo Grossa zbadano złożone mechanizmy kształtujące różnorodność drobnoustrojów. Prace badawcze w Instytucie Funkcjonalnej Różnorodności Biologicznej Morza im. Helmholtza na Uniwersytecie w Oldenburgu pokazują, że w ekosystemach mikrobiologicznych występują punkty krytyczne. W tych punktach krytycznych nawet niewielkie zakłócenia mogą doprowadzić do upadku społeczności. Naukowcy doszli do wniosku, że przetrwanie drobnoustrojów zależy w dużej mierze od sieci współzależności, które najmniejsze zmiany mogą zdestabilizować.

Wyniki opublikowane w renomowanym czasopiśmie PNAS podkreślają kruchą równowagę społeczności drobnoustrojów. Społeczności te funkcjonują jak sieć, w której różne populacje są połączone poprzez wymianę produktów metabolicznych. Utrata poszczególnych populacji może zagrozić całej sieci i doprowadzić do nagłego spadku różnorodności. Takie załamanie nazywa się punktem krytycznym, porównywalnym do przerwy w dostawie prądu w sieci energetycznej.

Wyzwania w laboratorium

Kluczowym wnioskiem z badania jest wyzwanie, jakim jest hodowanie społeczności drobnoustrojów w laboratorium. Wiele mikroorganizmów ginie podczas procesu hodowli, co uniemożliwia rejestrację ważnych członków, a tym samym niezbędnych metabolitów, w eksperymentach laboratoryjnych. Oznacza to zaburzenie wpływające na naturalną interakcję drobnoustrojów. W kulturach wewnątrzlaboratoryjnych, bogatych w zasoby, rozpad społeczności może również nastąpić, gdy ich wzajemne powiązania zostaną zakłócone. Clegg i Gross ostrzegają, że takie systemy mogą nie zostać zregenerowane, nawet jeśli wszystkie niezbędne zasoby będą ponownie dostępne.

Konsekwencje tych badań są ogromne, szczególnie biorąc pod uwagę rolę, jaką drobnoustroje odgrywają dla zdrowia ludzi i środowiska. Nawet jeśli warunki laboratoryjne nie odzwierciedlają siedlisk naturalnych, odkrycia są niezbędne dla zrozumienia różnorodności drobnoustrojów i jej znaczenia dla ekosystemów.

Zmiany środowiskowe i ich konsekwencje

Równolegle do tych prac zespół badawczy z klastra doskonałości „Balance of the Microverse” na Uniwersytecie Friedricha Schillera w Jenie bada, w jaki sposób zmiany środowiskowe wpływają na społeczności drobnoustrojów, które są kluczowe dla zdrowia ludzi i przyrody. Zmiany nawyków żywieniowych i intensywnych praktyk rolniczych mogą zakłócić nie tylko florę jelitową, ale także obieg węgla.

W badaniu przeanalizowano sekwencje DNA ponad 1500 zbiorowisk drobnoustrojów z różnych siedlisk. Celem naukowców było zbadanie odporności lub wrażliwości tych mikroorganizmów na wspomniane zmiany. Godnym uwagi wnioskiem z badania jest to, że szeroko rozpowszechnione gatunki bakterii mają większe genomy. To może wyjaśniać, dlaczego są w stanie przetrwać w różnych środowiskach.

Badania te są nie tylko innowacyjne, ale także unikalne w dotychczasowej historii. Po raz pierwszy zbadano łącznie gatunki bakterii i grzybów w skali globalnej, aby określić ich zdolności adaptacyjne. Analiza różnych biomów – sekwencji pochodzących między innymi z biomów wodnych, żywicielskich i glebowych – otworzyła nowe wymiary zrozumienia dynamiki społeczności drobnoustrojów.

Podsumowując, zarówno badania Clegga i Grossa, jak i analizy przeprowadzone na Uniwersytecie w Jenie potwierdzają potrzebę dalszych badań nad złożonymi interakcjami w ekosystemach drobnoustrojów. Ich odkrycia w znacznym stopniu przyczyniają się do zrozumienia ekologii i ewolucji drobnoustrojów oraz podkreślają znaczenie utrzymania tej różnorodności w zmieniającym się środowisku.

Więcej szczegółów na temat badania Clegga i Grossa można znaleźć na stronie UOL. Dodatkowe informacje na temat badania zmian środowiskowych można znaleźć na stronie internetowej Uniwersytet w Jenie jak również o godz MDR.