Микробы в древесной коре перерабатывают парниковые газы

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.