Потепление океана ставит под угрозу жизненно важный микроб

Крошечные бактерии Prochlorococcus, являющиеся основой морской пищевой цепи, могут не справиться с глобальным потеплением.

Закат с исследовательского судна Thomas G. Thompson, где во время экспедиций по сбору данных размещался проточный цитометр SeaFlow

Источник: Кэти Ньюер/Вашингтонский университет

Несмотря на предыдущие прогнозы об устойчивости Prochlorococcus к глобальному потеплению, новое исследование демонстрирует обратное. Эти ключевые микроорганизмы имеют температурный предел, превышение которого резко снижает их способность к размножению. Климатические модели указывают, что порог в 29 °C будет регулярно превышаться в субтропических и тропических зонах в течение следующих 75 лет, что поставит под угрозу существование популяции в этих регионах.

Исследовательская группа под руководством Франсуа Рибале из Вашингтонского университета провела масштабный анализ, преодолев 150 тысяч миль в ходе сотни экспедиций. Ученые изучили около 800 миллиардов клеток в их естественной среде обитания, используя инновационный проточный цитометр SeaFlow. Этот метод позволил в реальном времени измерять размер и тип клеток, не нарушая их жизнедеятельность, и построить точную статистическую модель их роста. Результаты показали, что скорость деления клеток максимальна в диапазоне от 20 до 29 °C.

На этом изображении, полученном с помощью электронного микроскопа, показаны отдельные клетки Prochlorococcus. Каждая капля — это микроб диаметром всего 500 нанометров. Для сравнения, толщина человеческого волоса составляет около 100 000 нанометров

Источник: Натали Келлогг/Вашингтонский университет

Проблема усугубляется уникальной эволюционной стратегией Prochlorococcus. За миллионы лет эти бактерии, чтобы выжить в бедных питательными веществами водах тропиков, отказались от многих генов, включая те, что отвечают за реакцию на тепловой стресс. Это лишило их способности адаптироваться к быстрым изменениям. Их гениальная минималистичная стратегия, идеально подходившая для стабильных условий, теперь стала их ахиллесовой пятой в условиях стремительного потепления.

Сокращение популяции Prochlorococcus напрямую угрожает всей морской пищевой цепи, поскольку эти микробы обеспечивают до 5% мирового фотосинтеза, являясь основным источником пищи. Хотя другая цианобактерия, Synechococcus, потенциально может частично занять освободившуюся нишу, она требует больше питательных веществ, и нет гарантии, что экосистема сможет перестроиться. По оценкам исследования, даже при умеренном сценарии потепления глобальная продуктивность Prochlorococcus может упасть на 10%, а в тропиках — на 51%. Это приведет не к полному исчезновению вида, а к смещению его ареала, что кардинально изменит субтропические и тропические экосистемы. 

Ранее ученые рассказали, что совокупное воздействие человеческой деятельности на мировой океан может удвоиться в течение следующих 25 лет.