Сколько углерода может поглотить океан и что происходит с ним по мере потепления планеты? На эти вопросы пытается ответить Соня Дирман, микробиологический океанограф и профессор обсерватории Земли Ламонта-Доэрти (Lamont-Doherty Earth Observatory). (Ламонт является частью Колумбийской климатической школы (Columbia Climate School).)
Соня Дирман изучает морских микробов, которые лежат в основе динамики сложной экосистемы океана. «Эта удивительно сложная сеть взаимодействий — сердце океана, — говорит она. — И она играет ключевую роль в ответе на вопрос о том, сколько углерода может удерживать океан».
Дирман рассказала изданию State of the Planet о том, как она проводит свои исследования — узнаёт о химическом «языке» микроорганизмов и почему важно обучать молодых людей науке об океане.
«Я изучаю морских микробов, в первую очередь фотосинтезирующих, которые являются основой морской пищевой сети и очень важны не только для динамики экосистемы в океане, но и для круговорота углерода и других парниковых газов. Они играют ключевую роль с точки зрения пищевых цепей и биогеохимии», — объясняет учёный.
Один из главных вопросов, который ей задают: «Что произойдёт с океаном в будущем?». «Мы ещё не понимаем правил, которые позволили бы нам предсказывать, кто или что находится в океане и что они делают, достаточно хорошо, чтобы экстраполировать о будущем с нужной нам точностью», — отмечает она.
Существует удивительно сложная сеть взаимодействий, происходящих на невидимом микроскопическом уровне. Целая сеть из тысяч и тысяч химических веществ и микробов, и у каждого из них есть свои особенности метаболизма. Некоторые из них фотосинтезируют, некоторые — хищные, некоторые живут в симбиозе друг с другом.
«Эта сеть взаимодействий — действительно сердце океана. Это как сердцебиение, которое лежит в основе каждой рыбы, кита, морской птицы, тюленя и любого другого существа, которое вас интересует. И когда мы размышляем о том, сколько углерода может удерживать океан и насколько хорошо он сможет буферизовать изменения, которые мы наблюдаем в атмосферном углероде, эта сеть играет ключевую роль в ответе на вопрос», — подчёркивает Дирман.
Химия и биология экосистем начинаются с этого сердцебиения химических веществ и микробов, взаимодействующих друг с другом, но отслеживание этих взаимодействий, когда вы не можете непосредственно наблюдать микробы, является действительно сложной задачей. Одним из захватывающих событий, произошедших в течение её карьеры, стали достижения в области технологий. Работа Дирман сосредоточена на секвенировании и геномике, которые появились в результате таких проектов, как «Геном человека». Эти инструменты позволяют нам составлять карты различных регионов океана и определять, какие там виды и каковы их метаболические возможности.
Учёные берут микробов, извлекают их ДНК, секвенируют её и анализируют с помощью суперкомпьютера. Они могут видеть, какая ДНК соответствует различным организмам, и определять, кто там находится. Они также могут видеть, что ДНК кодирует различные функции, и определять, что организмы способны делать.
Для этого используются инструменты, называемые метатранскриптомикой и метапротеомикой. Когда гены в геноме включаются или транскрибируются в РНК, эта РНК может создавать белок, который в основном выполняет работу клетки. С помощью этих инструментов можно определить, какие гены включены, а какие выключены в различных условиях в разных компонентах популяции.
«Это почти волшебство, что мы можем это делать. В начале моей карьеры мы вносили микроорганизм в культуру и кропотливо пытались рассмотреть, возможно, один ген вместо целого генома или один белок. Теперь мы можем рассмотреть 10 000 из одного образца!» — делится Дирман.
Учёные разработали модель с фотосинтезирующими азотфиксирующими цианобактериями, которые играют ключевую роль в средах с ограниченными ресурсами. Они думали, что прогнозирование их активности — это просто вопрос их взаимодействия с химической сетью, но узнали, что деятельность этого организма также зависит от деятельности организмов, растущих на нём и вокруг него.
Несколько проектов Дирман являются частью более крупных совместных исследований, в которых участвуют химики, измеряющие химические вещества в этой сети, люди, подобные ей, изучающие, кто там и что они делают, а также моделисты, которые думают о том, как это взаимодействие может повлиять на углеродный цикл и как мы можем спроецировать это в различные среды или в будущее.
По мере того как океан нагревается и становится более кислым, он меняет другие ресурсы. Это делает попытки понять будущее действительно сложными, потому что мы всё ещё пытаемся разобраться в правилах настоящего.
«Океанские микробы играют жизненно важную роль в функционировании океана, что буквально делает нашу планету пригодной для жизни — цианобактерии в океане произвели кислород, который насытил нашу атмосферу кислородом. Поэтому то, что происходит с микробами в океане, важно для нашей планеты», — заключает учёный.
Другие новости по теме
- Не тратьте впустую: как масло из насекомых может изменить подход к здоровью животных
- Снижение разнообразия птиц на островах Идзу за последние пять десятилетий
- Батарея, которая заряжается за 12 минут и работает 500 000 километров: новая эра для электромобилей
- Инструмент для фермеров, ирригаторов, государственных и пожарных служб на базе искусственного интеллекта
- Генетическая устойчивость орланов-карликовых к токсинам тростниковых жаб в Японии
- Калифорнийцы считают, что этого коварного захватчика нужно сдерживать.
- Учёные проследили происхождение белка, необходимого для фотосинтеза, до первых наземных растений
- Гены устойчивости к противомикробным препаратам обнаружены в 92% проб воды в Великобритании, где бывают птицы
- Фактическая дистанция, пройденная мигрирующими китами, значительно недооценивалась
- Микробиальная карта раскрывает бесчисленные скрытые связи между нашей пищей, здоровьем и планетой
Другие новости на сайте
- «Цикл переработки китовых экскрементов» поддерживает жизнь океана и человека
- Не тратьте впустую: как масло из насекомых может изменить подход к здоровью животных
- Повышение готовности к лесным пожарам в Австралии
- Впервые зафиксировано движение отдельных кристаллов соли по поверхностям под жидкостью
- Microsoft снова переименовывает Xbox PC 🎮 Поиски идеального названия продолжаются!
- Снижение разнообразия птиц на островах Идзу за последние пять десятилетий
- Продажи BMW 5 серии выросли более чем на 40% в этом году
- 🎮💥 Владельцы PS5, готовьте кошельки: сентябрь 2025 года обещает быть насыщенным крупными релизами! 💸
- JPMorgan и Coinbase объединились: возможность покупать криптовалюту за баллы и банковские кошельки, связанные с банком
- Google тестирует технологию определения возраста на основе машинного обучения в США