Человеческая деятельность оставила на Земле ощутимый след — от вытеснения редких видов до повсеместного загрязнения окружающей среды. Загрязнение стало неотъемлемой частью нашей жизни: оно проникает в воду, почву, продукты питания и связано с множеством медицинских проблем — от гормональных сбоев до онкологических заболеваний.
Можно ли устранить последствия человеческого воздействия с помощью самой природы? Этим вопросом задаётся микробиолог Джеймс Тидже, руководитель Центра микробной экологии при Университете штата Мичиган (MSU). Он ищет ответы в так называемой Критической зоне Земли — области, простирающейся от верхушек деревьев до глубин около 213 метров.
По словам Тидже, эта зона играет важнейшую роль в поддержании жизни на планете: здесь формируется почва, регулируются водный и питательный циклы, обеспечивая устойчивость экосистем и сельского хозяйства. Несмотря на свою значимость, глубокие слои Критической зоны до сих пор почти не изучены.
Открытие нового микроорганизма
Первоначальные исследования проходили в Йеллоустонском национальном парке, где команда Тидже обнаружила уникального микроба на глубине около 21 метра. Новый тип микроорганизмов, получивший название Sysuimicrobiota (ранее CSP1-3), позже был найден и в других средах: от термальных источников до подземных водоносных горизонтов и степных почв Китая и Айовы.
Генетический анализ показывает, что предки этих микробов обитали в водной среде, а затем постепенно перешли к жизни в почве. Такая эволюционная адаптация позволяет Sysuimicrobiota выживать в условиях с низким содержанием кислорода и питательных веществ. В некоторых средах они могут составлять более 50% всей микробной популяции.
Вторая линия защиты от загрязнения
Главное достоинство Sysuimicrobiota — их способность улавливать загрязнители в глубоких слоях почвы и участвовать в очистке воды. В обычных условиях поверхностные микробы очищают дождевую воду от элементов, таких как углерод и азот. Однако из-за активного применения химикатов в сельском хозяйстве эти экосистемы разрушаются.
Именно здесь вступают в действие микробы Sysuimicrobiota: они продолжают фильтрацию, улавливая оставшиеся загрязнители перед тем, как вода достигнет подземных водоносных горизонтов. Пока неизвестно, насколько эффективно они справляются с этой задачей, однако потенциал огромен.
Теперь учёные пытаются культивировать Sysuimicrobiota в лаборатории — сложная задача, поскольку большинство микробов не растут вне природной среды. Эксперименты с высокими температурами, аналогичными тем, что в термальных источниках, уже начались. Успех позволит более глубоко изучить физиологию микроорганизмов и их роль в биогеохимических процессах.
Если удастся доказать, что эти микробы способны перерабатывать стойкие загрязнители, это может открыть новые пути к обеспечению чистой питьевой воды в условиях глобального загрязнения.
Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
