Biolozi otvorili 'crnu kutiju' podzemnoga svijeta i otkrili sićušne bakterije koje nam pomažu

Sićušni mikroorganizmi, prastanovnici naše planete, milijunima godina stariji od samog čovjeka, dugo vremena su oblikovali prirodu kakva nas je dočekala početkom čovječanstva, a oblikuju je i danas. Nalazimo ih svugdje – u zemlji, zraku, vodi… Nekada nam štete, nekada su od velike koristi. Nove studije otkrivaju kako bakterije u zemlji imaju krucijalno značenje za čovjekov život i ekosistem sam po sebi.

Biolog sa sveučilišta Brigham Young je član tima istraživača koji je otvorio „crnu kutiju“ podzemnog svijeta kao doma milijardi mikroskopskih bića.

Taj prvi pogled unutra, nedavno objavljen u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences - jednom od tri najvažnija znanstvena časopisa u svijetu – mogao bi jako dobro objasniti kako brojne vrste unutar ekosistema mijenjaju način na koji on funkcionira.

„Organizmi koji žive u zemlji čine razne stvari koje su bitne za nas – oni sudjeluju u raspadanju i dekontaminaciji smeća i toksičnih spojeva, pročišćuju vodu, sprječavaju eroziju, obnavljaju plodnost zemlje“, kaže Byron Adams, profesor na „Brigham Young University“, koautor ove studije. „No, znamo jako malo o tome kako to rade. Koje vrste trebaju biti naglašene? Koji su nam njihovi različiti poslovi potrebni da budu obavljeni?“

Za svoju analizu, Adams i njegovi suradnici su prikupili 16 uzoraka zemlje s različitih krajeva svijeta, od Antarktika do tropskih prašuma, izdvojili su DNK molekule svakog organizma iz svakog uzorka i razložili ih.

Iz informacija o genomu (kompletu svih DNK molekula i svih gena koje nose) svakog mikroba u zemlji, istraživači su mogli zaključiti koja je uloga kojeg organizma te da li je ona prema svojoj funkciji suvišna ili pak jedinstvena, samim time i potrebna.

Neki od tih mnogobrojnih organizama su protozoe, gljive, razne bakterije između kojih se kao jedni od najkorisnijih ističu saprofiti. Oni se hrane neživim organskim materijalom te sudjeluju u procesima truljenja i gnjiljenja čega su produkti posebne humusne tvari koje obogaćuju zelju. 

„Čovjek bi pomislio da ćeš, ako uzmeš šaku zemlje s bilo kojeg dijela svijeta, otkriti istu skupinu mikroorganizama koji čine iste stvari“, kaže Adams, „ali to jednostavno nije istina. Njihove funkcije se razlikuju i ovise o njihovom okolišu. Kad imaš više vrsta, imaš i više različitih funkcija.“

Ovo bi trebala biti definicija biogenosti tla, jednom od pokazatelja plodnosti zemlje. Što je neko područje gušće naseljeno što većim brojem različitih bakterija, aktinomiceta, gljiva, algi, to je njegova biogenost veća te je tlo pogodnije za poljoprivrednu aktivnost.

Dakle, ako na nekom prostoru postoji više različitih vrsta koje obavljaju isti posao, ako jedna vrsta izumre, to se neće odraziti na druge. S druge strane, u ekosistemima kao što je pustinja gdje postoji mali broj vrsta, a još manje različitih funkcija, uklanjanje jedne od vrsta može dovesti do kolapsa ili bi pak ostali bez svega potrebitog što nam je taj ekosistem nudio.

Shvaćanje povezanosti između biodiverziteta i različitih funkcija mikroba u zemlji je prvi korak ka shvaćanju kako što bolje iskoristiti ove organizme u svrhu sprječavanja urušavanja upravo onih sistema koji osiguravaju naročito bitne čimbenike ekosistema, kao što su plodna zemlja ili čista voda.

Korisnost mikroorganizama očituje se u primjeni aktivnog mulja za pročišćavanje vode. Aktivni mulj nastaje izlaganjem mulja djelovanju zraka i određenih bakterija. Pri tretmanu onečišćene vode aktivnim muljem, bakterije iz njegova sastava se hrane organskim tvarima iz vode. Uz prisutnost kisika, te organske tvari bivaju razložene na CO2te je krajnji produkt čista voda i talog koji se odvaja od nje.

„Najočitija važnost ovog shvaćanja će se vjerojatno odraziti na poljoprivrednim ekosistemima“, tvrdi Adams.

Bolje razumijevanje podzemnog ekosistema može pomoći ljudima da predvide kako će ti sistemi reagirati na pojave poput  promjene klime ili tretiranje zemlje miniranjem, kopanjem ili odlaganjem smeća. Nadamo se da će ovo shvaćanje pomoći i u prevenciji poljoprivrednih i ekoloških katastrofa.

„Hodamo naokolo zemljom od početka vremena i nikad nismo točno znali što se događa pod nama“, kaže Adams. „Sada ćemo moći predvidjeti kako ekosistemi funkcioniraju, što uzrokuje njihov kolaps te možda čak predvidjeti gdje će se to dogoditi i kako to možemo spriječiti.“

Glavni autor ovog istraživanja bio je Noah Fierer, profesor suradnik na Ekologiji i evolucijskoj biologiji Sveučilišta u Coloradu, Boulder.

Podaci do kojih su došli ovi znanstvenici možda mogu nešto reći o tome kako nastaju nove vrste. Stoljećima se mislilo da su prirodne, geografske barijere (kao što su to planine, poluotoci, rijeke i pustinje) bile glavni pokretač specijacije, no moguće je da je interakcija s drugim vrstama jednako bitna.

Autori vjeruju da će ova studija pokrenuti značajna daljnja istraživanja čiji će predmet biti specijacija i evolucija zajednica mikrobakterija.

Izvor: Brigham Young University