V centre pozornosti mikróby: Ako zmeny životného prostredia ohrozujú diverzitu!

V centre pozornosti mikróby: Ako zmeny životného prostredia ohrozujú diverzitu!

Nová štúdia Toma Clegga a Thila Grossa skúmala zložité mechanizmy, ktoré formujú mikrobiálnu diverzitu. Výskumná práca v Helmholtzovom inštitúte pre funkčnú morskú biodiverzitu na univerzite v Oldenburgu ukazuje, že mikrobiálne ekosystémy majú body zlomu. V týchto bodoch zlomu môžu aj malé poruchy viesť ku kolapsu komunity. Vedci dospeli k záveru, že prežitie mikróbov do veľkej miery závisí od siete vzájomných závislostí, ktoré môžu byť destabilizované najmenšími zmenami.

Výsledky publikované v renomovanom časopise PNAS poukazujú na krehkú rovnováhu mikrobiálnych spoločenstiev. Tieto komunity fungujú ako sieť, v ktorej sú rôzne populácie spojené prostredníctvom výmeny metabolických produktov. Strata jednotlivých populácií môže ohroziť celú sieť a viesť k prudkému poklesu diverzity. Takýto kolaps sa nazýva bod zlomu, porovnateľný s výpadkom elektrickej energie v rozvodnej sieti.

Výzvy v laboratóriu

Kľúčovým zistením štúdie je výzva kultivácie mikrobiálnych spoločenstiev v laboratóriu. Mnoho mikroorganizmov počas kultivačného procesu odumiera, čo bráni zaznamenaniu dôležitých členov a tým aj potrebných metabolitov v laboratórnych experimentoch. To predstavuje narušenie, ktoré ovplyvňuje prirodzenú interakciu mikróbov. Vo vnútrolaboratórnych kultúrach bohatých na zdroje môže dôjsť k rozpadu komunity aj vtedy, keď sú narušené ich vzájomné vzťahy. Clegg a Gross varujú, že takéto systémy sa nemusia zregenerovať, aj keď budú opäť k dispozícii všetky potrebné zdroje.

Dôsledky tohto výskumu sú obrovské, najmä vzhľadom na úlohu, ktorú mikróby zohrávajú v ľudskom a environmentálnom zdraví. Aj keď laboratórne podmienky neodrážajú prirodzené biotopy, zistenia sú nevyhnutné pre naše pochopenie mikrobiálnej diverzity a jej významu pre ekosystémy.

Environmentálne zmeny a ich dôsledky

Súbežne s touto prácou výskumný tím z Cluster of Excellence „Balance of the Microverse“ na Univerzite Friedricha Schillera Jena skúma, ako zmeny životného prostredia ovplyvňujú mikrobiálne spoločenstvá, ktoré sú kľúčové pre zdravie ľudí a prírody. Zmeny v stravovacích návykoch a intenzívne poľnohospodárske postupy môžu narušiť nielen črevnú flóru, ale aj uhlíkový cyklus.

Ich štúdia analyzovala sekvencie DNA z viac ako 1 500 mikrobiálnych spoločenstiev z rôznych biotopov. Cieľom vedcov bolo skúmať robustnosť či citlivosť týchto mikroorganizmov na spomínané zmeny. Pozoruhodným zistením štúdie je, že bakteriálne druhy, ktoré sú rozšírené, majú väčšie genómy. To by mohlo vysvetliť, prečo sú schopné prežiť v rôznych prostrediach.

Tento výskum je nielen inovatívny, ale aj doteraz jedinečný. Po prvýkrát boli bakteriálne a plesňové druhy skúmané spoločne v globálnom meradle, aby sa určila ich adaptabilita. Analýza z rôznych rôznych biómov - sekvencie pochádzajú okrem iného z vodných, hostiteľských a pôdnych biómov - otvorila nové dimenzie pre pochopenie dynamiky mikrobiálnych spoločenstiev.

Na záver, štúdie Clegga a Grossa a analýzy Univerzity v Jene posilňujú potrebu ďalšieho výskumu komplexných interakcií v mikrobiálnych ekosystémoch. Ich zistenia významne prispievajú k pochopeniu ekológie a vývoja mikróbov a podčiarkujú dôležitosť zachovania tejto rozmanitosti v meniacom sa prostredí.

Ďalšie podrobnosti o štúdii Clegga a Grossa nájdete na stránke UOL. Ďalšie informácie o štúdiu environmentálnych zmien nájdete na webovej stránke Univerzita v Jene ako aj pri MDR.