Ein Experiment zur „Artensortierung“ ergab, dass sich mikrobielle Gemeinschaften unter verschiedenen Klimabedingungen verändern, indem sie ruhende Arten reaktivieren, die bei unterschiedlichen Temperaturen gedeihen.
Laut einem in eLife veröffentlichten Bericht werden ruhende Bakterienstämme, die sich zuvor an bestimmte Temperaturen angepasst haben, während des Klimawandels wieder aktiv .
Die Ergebnisse haben wichtige Implikationen für die Vorhersage der Auswirkungen der globalen Erwärmung auf Ökosysteme.
Mikroben sind aufgrund ihrer Schlüsselrolle als Krankheitserreger, Nahrungsquelle und beim Nährstoffrecycling von wesentlicher Bedeutung für die Ökosystemfunktion. Um die tiefgreifenden Auswirkungen des Klimawandels auf die Funktion verschiedener Ökosysteme zu verstehen, ist es notwendig, die mikrobiellen Gemeinschaften in ihnen zu untersuchen.
„Mikrobielle Gemeinschaften können auf die Erwärmung kurzfristig durch Akklimatisierung (Entwicklung einzigartiger Eigenschaften, die sich an die Umgebung anpassen) oder langfristig durch Anpassung reagieren , bei der sie über viele Generationen hinweg evolutionäre Veränderungen vornehmen“, erklärt der Hauptautor. Thomas Smith, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Georgina Mace Centre for the Living Planet, Imperial College London, Großbritannien. „Aber es gibt noch einen dritten Mechanismus, die sogenannte Artensortierung , durch die sich die Zusammensetzung der Gesamtgemeinschaft, also welche Arten vorhanden sind, bei Temperaturänderungen verändert. Die Bedeutung der Artensortierung in Bezug auf Akklimatisierung und Anpassung wurde bisher im Zusammenhang mit den Reaktionen mikrobieller Gemeinschaften auf Temperaturänderungen noch nicht untersucht. ”
Um dieses Problem anzugehen, führte das Team ein Experiment zur Artensortierung durch, bei dem es replizierte Bodenbakteriengemeinschaften züchtete, die an einem einzigen Standort bei verschiedenen Temperaturen zwischen 4 °C und 50 °C gesammelt wurden. Anschließend maßen sie das Wachstum und den Stoffwechsel jedes isolierten Bakterienstamms bei diesen unterschiedlichen Temperaturen, um seine thermische Leistung zu bestimmen, und untersuchten die genetischen Sequenzen isolierter Bakterien, um zu sehen, wie sich temperaturabhängige Merkmale im Laufe der Zeit entwickelten.
Sie fanden heraus, dass unter jeder der Temperaturbedingungen evolutionär und funktionell unterschiedliche Gemeinschaften entstanden, angetrieben durch die Wiederbelebung mikrobieller Stämme, die unter früheren Umweltbedingungen inaktiv waren. Das deutet darauf hin, dass nicht neue Bakterien in eine Gemeinschaft eindringen, um sich an neue Bedingungen anzupassen, sondern dass die ursprüngliche Gemeinschaft mehrere Bakterienstämme beherbergt, die bereits an das Überleben bei unterschiedlichen Temperaturen angepasst sind und sich einschalten können, wenn ihre bevorzugte Temperatur erreicht ist. Daher ist es wahrscheinlich, dass mikrobielle Gemeinschaften in der Natur schnell auf Temperaturschwankungen reagieren können.
„Das Verständnis der relativen Bedeutung von Akklimatisierung, Anpassung und Artensortierung für den Aufbau und den Umsatz mikrobieller Gemeinschaften ist der Schlüssel zur Bestimmung, wie schnell sie auf Temperaturänderungen reagieren können.“ Bisher wurde keine mechanistische Grundlage für diese Reaktionen auf Gemeinschaftsebene erkannt“, schließt Hauptautor Thomas Bell, Professor für Mikrobielle Ökologie am Georgina Mace Centre for the Living Planet, Imperial College London. „Wir haben herausgefunden, dass die Wiederbelebung der funktionellen Vielfalt innerhalb einer mikrobiellen Gemeinschaft es der gesamten Gemeinschaft ermöglichen kann, als Reaktion auf Temperaturänderungen zu überleben. „Zusätzliche Studien zu anderen mikrobiellen Gemeinschaften, beispielsweise solchen, die im Wasser leben, werden genauere Vorhersagen über die Auswirkungen des Klimawandels auf verschiedene Ökosysteme ermöglichen.“
