Klimavenlige mikrober hugger døde planter uden at frigive varmefangende metan

Livets træ er lige blevet lidt større:Et hold videnskabsmænd fra USA og Kina har identificeret en helt ny gruppe mikrober, der stille og roligt lever i varme kilder, geotermiske systemer og hydrotermiske sedimenter rundt om i verden. Mikroberne ser ud til at spille en vigtig rolle i det globale kulstofkredsløb ved at hjælpe med at nedbryde forfaldne planter uden at producere drivhusgassen metan.

"Klimaforskere bør tage disse nye mikrober i betragtning i deres modeller for mere præcist at forstå, hvordan de vil påvirke klimaændringer, " sagde Brett Baker, assisterende professor ved University of Texas ved Austin's Marine Science Institute, der ledede forskningen offentliggjort 23. april i Naturkommunikation .

Den nye gruppe, som biologer kalder en phylum, er opkaldt Brockarchaeota efter Thomas Brock, en pioner inden for studiet af mikrober, der lever i ekstreme miljøer såsom de varme kilder i Yellowstone National Park. Desværre, Brock døde den 4. april. Hans forskning førte til et kraftfuldt bioteknologisk værktøj kaldet PCR, som bruges, blandt andet, i gensekventering og COVID-19-tests.

"Beskrivelsen af ​​disse nye mikrober fra varme kilder er en passende hyldest til Toms arv inden for mikrobiologi, " tilføjede Baker.

Indtil nu, Brockarchaeota er ikke blevet dyrket med succes i et laboratorium eller afbildet under et mikroskop. I stedet, de blev identificeret ved omhyggeligt at rekonstruere deres genom fra stumper af genetisk materiale indsamlet i prøver fra varme kilder i Kina og hydrotermiske sedimenter i Californiens Golf. Baker og teamet brugte high-throughput DNA-sekventering og innovative beregningsmetoder til at sammensætte genomerne af de nyligt beskrevne organismer. Forskerne identificerede også gener, der tyder på, hvordan de indtager næringsstoffer, producere energi og generere affald.

"Da vi kiggede i offentlige genetiske databaser, vi så, at de var blevet indsamlet overalt i verden, men blev beskrevet som 'ukulturelle mikroorganismer, " sagde Valerie De Anda, første forfatter til det nye papir, med henvisning til prøver indsamlet af andre forskere fra varme kilder i Sydafrika og Wyomings Yellowstone, og fra søsedimenter i Indonesien og Rwanda. "Der var genetiske sekvenser, der går årtier tilbage, men ingen af ​​dem var fuldstændige. Så, vi rekonstruerede de første genomer i denne filum, og så indså vi, wow, de er rundt om i verden og er blevet fuldstændig overset."

Brockarchaeota er en del af en større, dårligt undersøgt gruppe af mikrober kaldet archaea. Indtil nu, videnskabsmænd troede, at den eneste arkæa, der var involveret i at nedbryde methylerede forbindelser - dvs. forfaldne planter, fytoplankton og andet organisk stof - var dem, der også producerede drivhusgassen metan.

"De bruger et nyt stofskifte, som vi ikke vidste eksisterede i archaea, " sagde De Anda. "Og dette er meget vigtigt, fordi marine sedimenter er det største reservoir af organisk kulstof på Jorden. Disse arkæer genbruger kulstof uden at producere metan. Dette giver dem en unik økologisk position i naturen."

En phylum er en bred gruppe af beslægtede organismer. For at få en fornemmelse af, hvor store og mangfoldige phyla er, overveje, at phylum Chordata alene omfatter fisk, padder, krybdyr, fugle, pattedyr og havsprøjt. phylum Arthropoda, som udgør omkring 80 % af alle dyr, omfatter insekter, spindlere (såsom edderkopper, skorpioner og flåter) og krebsdyr (krabber, hummere, reje, og andre velsmagende havboere).

I juli 2020, Bager, De Anda og andre foreslog den mulige eksistens af flere nye phyla blandt archaea, herunder Brockarchaeota, i en anmeldelsesartikel i Naturmikrobiologi . Denne seneste undersøgelse tilføjer mere end et dusin nye arter til Brockarchaeota, beskriver deres stofskifte og demonstrerer, at de faktisk er en helt ny phylum.

Udover at nedbryde organisk stof, disse nyligt beskrevne mikrober har andre metaboliske veje, som De Anda spekulerer i en dag kan være nyttige i applikationer lige fra bioteknologi til landbrug til biobrændstoffer.