Метагеномное секвенирование микробиоты древесной коры показало способность микроорганизмов перерабатывать некоторые атмосферные газы, что подчеркивает их потенциал для управления климатом.
Растрескавшаяся, твердая кора деревьев содержит не только лишайники, насекомых и многолетнюю пыль. Кажущийся бесплодным слой изобилует триллионами микробов, включая бактерии, водоросли и грибки. Кора деревьев по всей планете занимает площадь, примерно равную площади всей суши, но ученые не до конца понимают метаболизм микробов коры и ту роль, которую они играют в экосистеме.
Недавно микробиологи из Университета Монаша (Австралия) использовали метагеномику для характеристики микробиоты коры восьми распространенных австралийских видов деревьев. Они обнаружили, что микробы коры могут перерабатывать парниковые газы - метан, водород и монооксид углерода. Результаты, опубликованные в журнале Science, свидетельствуют о том, что микробиота коры, вероятно, способствует улучшению климата, регулируя круговорот газов.Исследователи впервые измерили концентрацию газов в коре одного из видов деревьев. Они обнаружили повышенное содержание водорода, монооксида углерода и метана в стволе по сравнению с атмосферой. Они также исследовали летучие органические соединения (ЛОС) в коре и обнаружили высокие концентрации метанола, ацетальдегида, бутена и других соединений, обычно вырабатываемых микробными сообществами.
Количественная ПЦР с использованием ДНК, выделенной из стволов деревьев, выявила присутствие более шести триллионов бактерий на квадратный метр коры. Отбор проб еще семи распространенных пород деревьев показал аналогичное количество микробов в стволе. Чтобы определить состав и метаболические функции микробов в этих сообществах, исследователи провели метагеномное секвенирование, которое показало, что микробы кодируют несколько ферментов, которые помогают им усваивать высокие концентрации газов и ЛОС в коре деревьев.
Авторы обнаружили, что микробы коры обладают широким спектром ферментов, расщепляющих газообразный водород. Это позволяет предположить, что эти микробы могут усваивать газы в различных условиях окружающей среды. Это может включать периоды избытка кислорода, например, в течение дня, а также периоды нехватки кислорода, например, в условиях перенасыщения водой или в ночное время.
Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи поместили полоски древесной коры в бутыли и наполнили их газом, содержащим или не содержащим кислород. Они проанализировали газообмен и обнаружили, что микробы коры потребляли водород, монооксид углерода и метан в кислородных условиях. В бескислородных условиях микробы коры вырабатывали эти газы, что указывает на то, что стволы деревьев являются биогеохимическими очагами активного круговорота газов в зависимости от климата.
“В совокупности эти результаты свидетельствуют о том, что деревья и их микробиота вносят свой вклад в регулирование глобальных атмосферных циклов и должны учитываться в биогеохимических моделях, управлении лесами и усилиях по сохранению”, - пишут авторы в статье. Они также отметили, что эти свойства следует учитывать при ведении лесного хозяйства для оптимизации посадки древесных пород, которые могли бы удалять парниковые газы в местных условиях. “Будущая работа должна расширить эти выводы, изучив роль деревьев как источников и поглотителей остаточных газов, выходящую за рамки нескольких видов и узкой географической локализации данного исследования”, - отметили авторы.
