Микроорганизмы Nitrosopumilus maritimus, составляющие около трети морского микробного планктона, способны адаптироваться к росту температур и нехватке питательных веществ в мировом океане. Эти археи играют ключевую роль в круговороте азота, поддерживая стабильность морских экосистем. Процесс окисления аммиака, который они осуществляют, необходим для роста планктона, служащего основой всей пищевой цепи.
Климатические изменения приводят к нагреву океана на глубинах до тысячи метров и более. Ранее предполагалось, что глубоководные слои изолированы от температурных колебаний на поверхности, однако новые данные указывают на трансформацию жизненных циклов обитающих там организмов. Повышение температуры воды напрямую влияет на то, как археи используют железо – жизненно важный для них микроэлемент, доступность которого в глубоких слоях ограничена.
Исследователи из Иллинойсского и Южно-Калифорнийского университетов провели серию лабораторных экспериментов с чистыми культурами Nitrosopumilus maritimus. Ученые воссоздали условия дефицита железа при различных температурных режимах, полностью исключив риск загрязнения проб посторонними металлами. Результаты показали, что при нагреве воды археи оптимизируют свой метаболизм и начинают использовать доступные ресурсы эффективнее. Это позволяет им сохранять активность даже при неблагоприятных внешних факторах.
Биогеохимическое моделирование мирового океана подтвердило, что такая гибкость позволит микробным сообществам поддерживать азотный цикл в обширных регионах. По мнению ученых, роль этих архей в производстве первичной биомассы может не только сохраниться, но и вырасти по мере дальнейшего изменения климата.
Для подтверждения полученных данных в естественной среде группа специалистов планирует экспедицию на исследовательском судне «Сикулиак». Маршрут проляжет от Сиэтла через залив Аляска к субтропическому океаническому круговороту и завершится в Гонолулу. Ученые намерены изучить природные популяции микроорганизмов, чтобы понять, как взаимодействие температуры и концентрации металлов формирует экосистему глубокого океана в реальности.