Pavojingas „gilus nežinojimas“ – ar mikrobų gyvenimas taip pat keičiasi, nes mažėja augalų ir gyvūnų įvairovė?

Kiekviena spalva reiškia skirtingą mikrobų tipą. Balta medžiaga branduolyje reprezentuoja žmogaus liežuvio ląstelių, per kurias auga mikrobai, liekanas. Autorius: Stevenas Wilbertas, Gary Borisy, „Forsyth“ institutas; Jessica Mark Welch, Jūrų biologijos laboratorija

Nežinoma mikrobų, įskaitant virusinę, biologinės įvairovės pokyčių kryptis ir greitis gali turėti didelių padarinių visam žemės gyvenimui.

Kai pavojaus signalai apie mažėjančią augalų ir gyvūnų įvairovę, kelia susirūpinimą, turintį vienodai gilių pasekmių: ar keičiasi mikrobų gyvenimo įvairovė, įskaitant virusus, ir jei taip, kokia kryptimi ir kaip greitai?

Šiandien paskelbtame straipsnyje Davidas S. Thaleris iš Bazelio universiteto (Šveicarija) ir Rokfelerio universiteto Žmogaus aplinkos programos (PHE) kviestinis tyrinėtojas atkreipia dėmesį į gerai dokumentuotą, „aiškiai žemyn nukreiptą“ augalų ir gyvūnų įvairovės kelią. . , kuris yra „svarbus antropoceno klausimas“.

Ar mikrobų pasaulyje – mažiausioje planetos veikimo pavaroje – vyksta pokyčiai, nežinoma. Mes neįsivaizduojame, ar pasaulinė mikrobų įvairovė didėja, mažėja ar nesikeičia “, – sako dr. Thaleris.

„Daugumoje mokslinių straipsnių pasakojama apie naujus faktus. Tai kitoks popierius; ji nieko neatsako, o užduoda naują klausimą “, – sako dr. Taleris.

„Sokratas nežinojimą to, ko nežinome, vadina„ giliu nežinojimu “. Tokį nežinojimą buvęs JAV gynybos sekretorius Donaldas Rumsfeldas taip pat vadina „nežinomais nežinomaisiais“ (vaizdo įrašas pateiktas žemiau). Šiuolaikiniame laikraštyje nurodoma, kas yra biologinė „nežinoma nežinoma“ (ar buvo nuo šiol). “

Dr. Thaleris pabrėžia, kad vertinant augalų ir gyvūnų biologinę įvairovę, reikia suskaičiuoti skirtingas rūšis per tam tikrą laiką, o tada palyginti kitą skaičių. Tai darydami sužinojome, kad kai kurios rūšys pastaruoju metu išnyko ir kad jų yra mažiau, jų skaičius per dešimtmečius žuvo maždaug milijonas.

Tas pats metodas buvo naudojamas, pavyzdžiui, norint stebėti mikrobų įvairovę žarnyne dėl mitybos pokyčių.

Deja, sako dr. Thaler, gali būti neįmanoma „visko suskaičiuoti skirtingu laiku“, kad būtų galima nustatyti pasaulinės mikrobų biologinės įvairovės pokyčių kryptį, nes:

  • Dabartinės mikrobų biologinės įvairovės mastas nėra žinomas, o didelė mikrobų pasaulio dalis gali egzistuoti sudėtingose, retose ar ekstremaliose aplinkose – kuo giliau, tuo mažiau žinome. Ankstesniuose tyrimuose buvo teigiama, kad gilioje karštoje biosferoje gali būti didžioji mikrobų biologinės įvairovės dalis mūsų planetoje. Gali praeiti 20 metų, kol ši problema bus išspręsta, kol bus tinkamai suprasta gilioji biosfera ir kita sunkiai pasiekiama aplinka.
  • Gali būti sunku išspręsti galimą „vištienos ir kiaušinių“ paradoksą: niekada negalima užbaigti pradinės bibliotekos sukūrimo, nes nauja įvairovė sukuriama greičiau, nei ji matuojama. Jei dalis ar visa mikrobų įvairovė greitai didėja, tyrimo metodai niekada negali pasivyti šio dinamiško proceso.

Dr Thaleris sako: Pasaulis randa šimtus variantų EARS-CoV-2 sukeliantis virusas COVID-19, vienas iš maždaug 10 milijardų skirtingų mikrobų, kurie vystosi savaip.

(Dr. Thaleris cituoja Harvardo medicinos mokyklos vaizdo įrašą, kuriame dokumentuojama, kaip greitai bakterijos gali mutuoti, kad įveiktų didėjančią antibiotikų koncentraciją. Tuo tarpu naujausiame tyrime (bit.ly/IPBESpandemics) taip pat teigiama, kad yra daugiau nei 1 milijonas gyvūnų. maždaug pusė jų gali būti užkrečiamos žmonėms.)

„Mikrobų evoliucija ne visada vyksta didesnės įvairovės kryptimi, tačiau mikrobai taip pat gali išnykti, o raupų virusas yra pavyzdys“, – priduria jis. „Daugelis kitų virusų ir bakterijų tikriausiai taip pat atsirado ir praėjo, mums niekada nežinant apie jų egzistavimą. Kai kurie mikrobai yra specifiniai savo ryšyje su tam tikrais gyvūnais ir augalais. Šiems augalams ir gyvūnams išnykus, atrodo, kad išnyko ir su jais susiję specializuoti mikrobai. “

“Svarbiausias dalykas yra tai, kad augaluose ir gyvūnuose žinome, kad dabartinė Žemės biosferos trajektorija yra mažiau rūšių, tačiau mikrobų evoliucijos bendra trajektorija ar išsamios smulkios struktūros trajektorijos nėra palyginamos.”

Galimos pasekmės mikrobų evoliucijos trajektorijoje neapsiriboja tik patogenų, puolančių žmones, ar atskirų rūšių, nuo kurių priklausome savo maistu, evoliucija.

Bakterijos ant rudadumblių paviršiaus

Kiekvienas antgalis arba gija yra bakterijų ląstelė, o skirtingos spalvos nurodo skirtingas bakterijų rūšis. Didesnis, banguotas ovalas yra vienaląsčiai dumbliai, vadinami diatomais. Autoriai: Tabita Ramirez-Puebla ir Jessica Mark Welch, Jūrų biologijos laboratorija

Nepatogeninio mikrobų gyvenimo pokyčiai taip pat gali turėti didelių padarinių biosferai. Šių sudėtingų mikroorganizmų bendruomenių svarbą – vertinant tik iki dešimties milijardų mikrobų rūšių – sunku pervertinti: tai palaiko žemės gyvenamumą.

(2011 m. Mokslininkai apskaičiavo, kad Žemės augalų ir gyvūnų rūšių (arba „makrobų“) buvo beveik 10 mln., O tai reiškia, kad kiekvienai „makro“ rūšiai yra 1000 rūšių mikrobų, kurių mikrobų ir mikrobų santykis yra vienodas. taikoma tiek sausumos, tiek jūrų rūšims.)

Žmonija priklauso nuo ekologinių paslaugų, kurias teikia bakterijos, archėjos, grybai ir protistai, kurie perdirba maistines medžiagas, puoselėja augalų augimą, valo vandenį, gamina sūrį ir vyną bei skaido atliekas. Atmosferos anglies dioksidą paverčiant atgal į anglį, saugomą dirvožemyje ar vandenyno gilumoje (ir tai darant su azotu, siera, geležimi, manganu ir kt.), Mikrobai yra raktas į žemės atmosferą ir klimatą.

Mikrobų bendruomenė ant rudadumblių paviršiaus

Kiekvienas antgalis arba gija yra bakterijų ląstelė, o skirtingos spalvos nurodo skirtingas bakterijų rūšis. Didesnis, banguotas ovalas yra vienaląsčiai dumbliai, vadinami diatomais. Autoriai: Tabita Ramirez-Puebla ir Jessica Mark Welch, Jūrų biologijos laboratorija

Šiandien visame pasaulyje paveldima DNR sekos informacija „tikriausiai dominuoja mikrobai, įskaitant virusus“, – sako dr. Taleris. „Įdomi galimybė yra tai, kad makroskopiškai matomi gyvūnai ir augalai gali sudaryti vis mažėjančią biosferos paveldimos informacijos dalį. Mes tikrai nežinome. “

„Tikriausiai turime žinoti, ar esame pralaimėję biologinės informacijos lenktynėse, ir galbūt norėsime imtis praktinių veiksmų, kad padidintume„ mūsų komandos “informacijos turinį. Taip pat grynai intelektualus interesas yra daugiau sužinoti apie mūsų vietą biologinės informacijos visatoje, galbūt analogišką mūsų vietai augančioje fizinėje visatoje. “

Tai sunkus klausimas, tačiau sunkus nereiškia, kad neįmanoma, priduria jis: „kokius požiūrius bent jau pradedama spręsti?“.

DNR technologijos yra aiški vieta ieškoti. Kaip galima taikyti dabartines technologijas ir kaip gali padėti būsimi pokyčiai?

Du požiūriai rodo į save, sako daktaras Thaleris.

Vienas iš jų yra sutelkti dėmesį į mikrobų evoliucijos „moduliatorius ir vektorius“, tokius kaip bakterijų lytis. Kiti nauji metodai, kuriuos galima naudoti, yra atskirų molekulių arba atskirų ląstelių (DNR) sekos nustatymas.

DNR brūkšniniai kodai ir kiti seka pagrįsti metodai, naudojami augalų ir gyvūnų rūšims nustatyti ir rūšių variacijos dydžiui įvertinti, kviečia palyginti su mikrobų biologinės įvairovės priemonėmis, sako dr.

„Atrodo, kad makroskopiniame gyvenime matomas grupavimo modelis taip pat yra būdingas mikroskopinėms gyvybės formoms. Palyginimo detalės yra svarbios. Tiesoje, kad „gyvenimas yra vientisas“, gali slypėti kiekybiniai bendrieji principai. “

Tiek mikrobiniame, tiek makroskopiniame matomų augalų ir gyvūnų pasaulyje „rūšis“ gali būti laikoma grupe „iš eilės“, apie kurią galima galvoti žvaigždžių ir galaktikų atžvilgiu, kur individai yra žvaigždės, o rūšys – galaktikos. .

Rokfelerio universiteto PHE direktorius Jesse’as Ausubelis įtraukia tyrimo rėmėją: „Linnaeus savo Systema Naturae pradėjo beveik prieš 300 metų, 1735 m., Ir mes dar neturime išsamaus augalų ir gyvūnų rūšių sąrašo, kurį jis neprasidėjo. į katalogą. Nelengva bus padaryti kažką panašaus turbūt 1000 kartų daugiau mikrobų ir išmatuoti pokyčius! “

Vaizdiniai vaizdai iš Gary Borisy (Forsyth institutas) ir Jessica Mark Welch (Jūrų biologijos laboratorija) laboratorijų rodo tiesioginių skaičiavimų sunkumus. Kelios dešimtys mikrometrų, žmogaus plaukų pločio, driekiasi skirtingose, apgyvendintose mikrobų bendruomenėse.

Dr Thaleris sako, kad šiame straipsnyje nėra siūlomi „protokolai problemai išspręsti“, tačiau bandoma „nustatyti mikrobų biologinės įvairovės pokyčių tempą kaip įdomų ir potencialiai svarbų klausimą apie galimą pažangą. Tikiuosi, kad kažkas, skaitantis šį straipsnį, bus raginamas geriau pagalvoti apie naujus metodus, nei juose siūloma. “

Ausubelis priduria: „Vis dar nėra agentūros, kuri stebėtų mikrobų pasaulio būklę, nėra Pasaulio laukinės gamtos fondo, nėra mikrobų gamtos apsaugos. Galbūt netrukus suvoksime ir ištaisysime savo nepriežiūrą ir pakelsime pagarbą mikrobų gyvenimo įvairovei. “

Nuoroda: “Kokia yra mikrobų biologinės įvairovės kryptis ir greitis?” pateikė Davidas S. Thaleris, 2021 m. balandžio 19 d. „Ekologijos ir evoliucijos sienos“.
DOI: 10.3389 / fevo.2021.565649

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pažymėtinos giliavandenės Veneros gėlių kempinių struktūros, kurios yra naudingos kuriant laivus, lėktuvus ir dangoraižius

Euplectella aspergillum stiklo kempinės struktūra structure už hidrodinaminio lauko ribų. Pramonė buvo perstatyta naudojant CINECA superkompiuterius. Kinetinė metodika և Pažangūs skaičiavimo kodai...

Didžiausia aplinkos šalinimo kaukė – ir kaip ją sumažinti

Naujas tyrimas nustatė naudojamo N95 išeikvojimą ir pasiūlė tinkamus būdus jį sumažinti. Nuo praėjusiais metais prasidėjusios „Covid-19“ epidemijos, užrištos akys tapo dar viena sveikatos apsaugos...

Neuromediatorių lygis smegenyse nuspėja matematinius sugebėjimus

Skenavimas buvo baigtas 1 ir 2 metu (maždaug po 1,5 metų) kiekvienoje iš penkių amžiaus grupių (6-erių, 10-mečių, 14-mečių, 16-mečių ir 18 metų) -metukai)....

Genetikai atskleidžia mutacijas, sukeliančias sunkų vaikystės vėžį – vartokite vaistus, kad pašalintumėte jų šalutinį poveikį

Trejybės koledžo genetikai atrado specifinio geno, vadinamo H3K27M, mutaciją, sukeliančią neišgydomą vaikystės vėžį, vadinamą diffi midi glioma (DMG). Augimas taikant tikslinius vaistus. Jų istoriniai...

Neigiamų jonų sulaikymas tarpžvaigždinėje erdvėje

Kaip tarpžvaigždinėje aplinkoje kuriamos neigiamai įkrautos molekulės? Tarpžvaigždiniai debesys yra naujų žvaigždžių gimtinė. Tačiau jie taip pat vaidina pagrindinį vaidmenį formuojant gyvenimą visatoje per...

Newsletter

Subscribe to stay updated.