Секрет порятунку нашої планети може ховатися в бруді під нашими ногами.

Вчені наводять переконливі аргументи на користь збереження мікробного різноманіття нашої планети. Незважаючи на всю увагу, яку ми приділяємо нашому людському мікробіому , ми все ще нехтуємо мікробами Землі, і згідно з новою науковою статтею, наслідки можуть бути руйнівними для нашої планети.

«Мікробне життя було першим, хто заселив нашу планету, і, ймовірно, буде останнім», — пишуть автори дослідження в статті. Висновки були опубліковані в понеділок в журналі Nature Microbiology.

Контекст, котрий потрібен для розуміння

Ви, мабуть, чули про кишковий мікробіом, який охоплює всі бактерії та інші крихітні істоти, які снують у нашому травному тракті та впливають на наше загальне здоров’я.

Так само мікробіом Землі включає всі мікроскопічні організми, такі як віруси та гриби, на нашій планеті, але особливо в нашому ґрунті. Земні мікроби відіграють життєво важливу роль, від пом’якшення передачі хвороб до регулювання парникових газів і поживних речовин.

Розвиток сільськогосподарських угідь і забруднення азотом пов’язують із зниженням на 45 відсотків європейських мікоризних грибів, які є грибами в ґрунті, які прикріплюються до коренів рослин. Ці кореневі гриби допомагають рослинам поглинати поживні речовини та воду, поки гриби ростуть. Сучасні розробки, такі як зміни в сільському господарстві та фермерстві, призводять до гомогенізації ґрунтових мікробів

Гомогенізація ґрунтових мікробів призводить до зменшення як загальної кількості мікробних видів, так і їх різноманітності. Іншими словами, кількість мікробів, які роблять «географічні місця мікробіологічно та функціонально відмінними», зменшується, згідно з документом.

У цьому дослідженні дослідники проаналізували 80 наукових експериментів, щоб зробити висновок про те, як різноманіття мікробіомів Землі приносить користь планеті, і наголосили на трьох найважливіших способах, які нам потрібні для захисту цих мікробів від вимирання, щоб зберегти наше майбутнє.

Збереження мікробів Землі

«Ви не можете керувати тим, що не вимірюєте», — пишуть дослідники в новому дослідженні. Останніми роками вчені використовували секвенування ДНК для розробки генетичних баз даних про мікробне життя на Землі. Дослідники в статті Nature пропонують три способи керувати цими вимірюваннями та допомогти нам зберегти життя мікробів.

Вчені використовують свої дані, щоб обґрунтувати три різні способи збереження мікробів Землі.

По-перше: розширити географічне охоплення моніторингу мікробіома до «менш порушених регіонів, які є останніми оплотами біорізноманіття».

Ділянки Землі з більшим біорізноманіттям, які не були знищені діяльністю людини, можуть містити унікальні мікроби, і нам потрібно вжити заходів для їх моніторингу. Відповідно до проведеного в статті аналізу 10 000 спостережень із Глобальної бази даних грибів, існують «явні та постійні прогалини» в мікробному моніторингу в Африці, Амазонії, Південно-Східній Азії та високих широтах Канади.

Друге: ці дослідження мікробіому потрібно повторювати з часом, особливо в місцях, де ми зараз швидко втрачаємо біорізноманіття, як-от мікоризні гриби в Європі.

По-третє: вченим необхідно прозоро ділитися своїми даними на платформах відкритого доступу, щоб дослідники з усіх галузей могли визначати загрози мікробному різноманіттю.

Оскільки більшість цих мікробів знаходяться під землею, ми не можемо контролювати їх за допомогою літаків або супутникових технологій, тому дослідникам у всьому світі доведеться застосувати «децентралізований» підхід, щоб визначити найкращий спосіб моніторингу мікробів у своєму регіоні.

Африканська мікробіомна ініціатива, європейське обстеження ґрунтів LUCAS та китайська Ініціатива з мікробіомів ґрунтів – це кілька різних регіональних підходів.

Дослідники рекомендують кілька наступних кроків у збереженні мікроорганізмів, таких як розширення Червоного списку видів, яким загрожує загроза МСОП, щоб включити мікроби, а також запровадити сільськогосподарські методи «no-till», які можуть зберегти ґрунтові мікроби.

Відновлення мікробів Землі

В останні роки ми спостерігаємо бум зусиль щодо відновлення екосистем, від Десятиліття ООН з відновлення екосистем до програм висадки дерев або ініціатив « 30 на 30 », спрямованих на виділення 30 відсотків земель Землі для відновлення до 2030 року. Зараз, дослідники пропонують нам вжити подібних заходів щодо відновлення мікробів Землі, яких не помічають.

«Однак, коли ми відновлюємо екосистеми, наприклад, висаджуючи дерева, ми рідко думаєм о «посадити» відповідний мікробіом», — пишуть дослідники.

Пересадка ґрунту, яка передбачає переміщення мікробів з однієї ґрунтової спільноти в іншу, може бути одним із низькотехнологічних підходів до відновлення мікробів в іншій екосистемі, згідно з документом.

У звіті Nature підсумовуються попередні дослідження — від відновлених прерій на середньому заході Америки до реінтродукції грибів на Гаваях — щоб підкреслити, як трансплантація ґрунту може не лише створити більш різноманітні мікробні спільноти, але й відновити цілі екосистеми.

Згідно з аналізом попередніх досліджень, повторне введення диких мікробів стимулювало ріст рослин у середньому на 64 відсотки, але в деяких місцях перевага становила колосальне зростання на 700 відсотків. Проте вчені також попереджають, що така реставрація не буде «повсюдно успішною» і залежить від конкретних факторів місця розташування. Пересадка ґрунту також вимагає викопування ґрунту, що може фактично знищити мікробні спільноти.

«Було б неймовірно цінно розробити способи впровадження диких мікробних спільнот без руйнівного розкопування ґрунту», — пишуть автори дослідження.

Керування мікробами Землі

Остаточна рекомендація дослідників стосується «керованих» ландшафтів, таких як сільськогосподарські та лісові екосистеми, які складають приблизно половину поверхні суші Землі. У результаті Зеленої революції у двадцятому столітті фермери змогли максимізувати ефективність урожаю, щоб прогодувати населення, яке постійно зростає. Але такі методи також створювали монокультури — масштабні плантації однієї культури, як-от кукурудзи чи яблук.

Через низьке генетичне різноманіття монокультурні системи більш вразливі до руйнівної дії зміни клімату та погіршують якість ґрунту . У результаті науково обґрунтовані стартапи намагаються покращити стійкість керованих ландшафтів до зміни клімату, застосовуючи великі кількості одного виду грибів на сільськогосподарських угіддях.

Дослідники називають ці зусилля «втраченою можливістю» покращити загальне мікробне різноманіття сільськогосподарських угідь. Натомість ми повинні шукати такі підходи, як японська ініціатива «Ефективні мікроорганізми», яка спрямована на створення різноманітного портфоліо місцевих бактерій — на відміну від немісцевих видів — і дріжджів для покращення врожайності. По суті, ви вирощуєте ці місцеві мікроби в культурі, а потім наносите їх як розчин на рослини або ґрунт.

Дослідники вважають, що цей підхід може допомогти фермерам максимально збільшити виробництво врожаю, одночасно зберігаючи мікробне різноманіття в цих місцевих екосистемах, але також підкреслюють, що «здоровий» мікробіом ґрунту буде відрізнятися залежно від екосистеми.

Це важливо тому що згідно з новим дослідженням, «поточні тенденції свідчать про те, що до 2050 року понад 90% ґрунту Землі зазнають значної ерозії».

Природоохоронці та вчені, які зосереджуються на вирішенні ґрунтової чи кліматичної кризи, не включаючи мікробів, не помічають невід’ємної функції екосистем. Дослідники наводять приклад відновлення мікроорганізмів у Фінляндії, де вчені повторно інтродукували види грибів, яким загрожує зникнення, на гнилі колоди, тим самим сприяючи росту грибів. Подібним чином дослідники виявили, що реінтродукція мікоризних грибів покращує ріст рослинності в раніше безплідних гірських ландшафтах в Естонії.

Використовуючи біорізноманіття мікробного життя, дослідники стверджують, що ми можемо додати ще один інструмент у нашій боротьбі за створення більш екологічно стійких і здорових екосистем.

З цією метою дослідники спочатку закликають до покращення глобального моніторингу мікробів у науковому масштабі, якого раніше не було.

Вони також кажуть, що вчені повинні інтегрувати ці нові мікробні дані в існуючі зусилля щодо збереження та відновлення екосистем.

Нарешті, ми можемо застосувати наші знання про відновлення мікробів, щоб максимізувати ріст і біорізноманіття в керованих ландшафтах, таких як ферми та ліси, що зрештою допоможе нам прогодувати зростаюче населення планети.

Майбутнє все ще може бути обнадійливим — доки в ньому буде більше мікробів.

Джерело: Inverse

Адаптація: Fera Genetics