Cənubi Kaliforniya Universiteti tərəfindən

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kredit: Pixabay/CC0 İctimai Sahə

Okean görünməz işçilərlə doludur. Trilyonlarla mikrob Yer kürəsinin iqliminin tənzimlənməsinə kömək edən karbon tərkibli üzvi maddələri sakitcə parçalayır. Lakin elm adamları uzun müddətdir ki, müxtəlif mikrobların bu prosesə necə töhfə verdiyini anlamaqda çətinlik çəkirlər.

İndi USC Dornsife Ədəbiyyat, İncəsənət və Elmlər Kollecinin tədqiqatçıları və əməkdaşları gizli işçi qüvvəsini anlamaq üçün yeni bir yol hazırlayıblar. Bu yaxınlarda Science Advances jurnalında dərc olunmuş tədqiqatda dəniz mikroblarının necə böyüdüyü, resurslar uğrunda rəqabət apardığı və karbonu necə təkrar emal etdiyini izah etməyə kömək edən kiçik bir “metabolik nişlər” – funksional rollar müəyyən edilib.

USC Dornsife-də bioloji elmlər, kəmiyyət və hesablama biologiyası və Yer elmləri professoru, tədqiqatın aparıcı alimi Naomi Levin bildirib ki, “Bu mikroblar inanılmaz dərəcədə müxtəlifdir, lakin biz onların davranışlarının idarəolunan sayda strategiyaya qruplaşdırıla biləcəyini aşkar etdik. Bu, bizə mikrob həyatını karbon dövrü ilə əlaqələndirmək üçün daha aydın bir yol təqdim edir.”

Okeanın görünməz işçi qüvvəsinin xəritələşdirilməsi

Dəniz mikrobları Yer kürəsinin iqlimində mərkəzi rol oynayır. Bu təkhüceyrəli orqanizmlərin bəziləri karbon qazını şəkər kimi üzvi molekullara çevirmək üçün fotosintezdən istifadə edir, digərləri isə – Levinin komandasının araşdırdığı mikroblar da daxil olmaqla – bu molekulları qida kimi istehlak edir və karbonun çox hissəsini karbon qazı kimi okeana geri buraxır. Bu dövri proses okeanın nə qədər karbon saxladığını və atmosferə nə qədər geri göndərdiyini formalaşdırmağa kömək edir.

Lakin alimlər bu proseslərin necə işlədiyini təxmin etməkdə çətinlik çəkirlər, çünki mikrob icmaları çox mürəkkəbdir. Minlərlə növ okean suyunun tək bir vedrəsində birlikdə yaşaya bilər.

Elm və Mühəndislik üzrə Qabilan Fərqlənən Professorluğuna sahib olan Levin dedi: “Ən böyük çətinlik, əslində vacib olanı itirmədən bu mürəkkəbliyi necə sadələşdirəcəyini anlamaq idi”.

Bu problemi həll etmək üçün tədqiqat qrupu dünyanın hər yerindən toplanmış minlərlə dəniz mikrobunun genetik məlumatlarını təhlil etdi. Bu məlumatlardan istifadə edərək, hər bir orqanizmin böyümək üçün müxtəlif növ qidalardan – şəkərlərdən, amin turşularından və ya üzvi turşulardan necə istifadə etdiyini simulyasiya edən kompüter modelləri qurdular. Daha sonra komanda müəyyən qida maddələri məhdud olduqda hər bir mikrobun necə reaksiya verdiyini simulyasiya etdi. Bu, hər bir orqanizmin ən çox hansı resurslardan asılı olduğunu ortaya qoydu.

Bu nümunələrə əsasən, tədqiqatçılar mikrobları səkkiz geniş qrupa qruplaşdırmaq üçün maşın öyrənmə yanaşmasından istifadə etdilər və hər biri qida maddələrini əldə etmək və istifadə etmək üçün fərqli metabolik strategiyanı təmsil edirdi.

Bəzi qruplara geniş çeşiddə qida mənbələrindən istifadə edə bilən sürətlə böyüyən “ümumi” qruplar, digərlərinə isə müəyyən növ qida maddələrinə əsaslanan daha yavaş böyüyən “mütəxəssislər” daxil idi.

Levin dedi: “Bu, insanları necə yediklərinə görə təsnif etməyə bənzəyir. Bəziləri demək olar ki, hər şeyi yeyəcək, digərləri isə çox spesifik pəhrizlərdən asılıdır. Bu fərqlər onların necə yaşadıqlarını və harada inkişaf etdiklərini formalaşdırır.”

Səkkiz metabolik qrup, mikrob icmalarının okean boyunca necə dəyişdiyini izah etməyə kömək edir.

Məsələn, generalistlər, xüsusən də çayların dənizlə birləşdiyi sahil suları kimi qida ilə zəngin mühitlərdə daha çox yayılmışdılar. Bunun əksinə olaraq, qida maddələrinin qıt olduğu açıq okeanda daha yavaş böyüyən mütəxəssislər daha çox yayılmışdılar.

Bu nümunələr mikrob icmalarının kompromislər əsasında qurulduğunu göstərir. Tez böyüyən orqanizmlər yedikləri qidada çevik olmağa meyllidirlər, yavaş böyüyənlər isə daha ixtisaslaşmış olurlar.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Mikrob qruplaşmaları iqlim üçün niyə vacibdir

Bu tapıntılar alimlərin okeanın qlobal karbon dövriyyəsindəki rolunu modelləşdirməsini təkmilləşdirə bilər.

Mövcud iqlim modelləri mürəkkəbliyinə görə mikrob fəaliyyətini təmsil etməkdə çətinlik çəkir. Yeni çərçivə mikrob müxtəlifliyini az sayda funksional qrupa bölməklə bu prosesləri genişmiqyaslı modellərə daxil etməyi asanlaşdırır.

Bu, okeanın iqlim dəyişikliyinə necə reaksiya verəcəyi, o cümlədən gələcəkdə nə qədər karbon saxlayacağı barədə daha yaxşı proqnozlara gətirib çıxara bilər.

Levin dedi: “Əgər iqlimi anlamaq istəyiriksə, mikrobları da anlamalıyıq. Onlar okeanda karbon dövranını idarə edən mühərriklərdir.”

Tədqiqat, USC Dornsife Bioloji Elmlər Professoru Jed Fuhrmanın qrupu ilə əməkdaşlıqda aparılan və Levinin laboratoriyasında keçmiş postdoktorant, hazırda Carnegie Science-də çalışan Emily Zakemin rəhbərliyi ilə aparılan 2025-ci il tədqiqatı da daxil olmaqla, əvvəlki tədqiqatlara əsaslanır.

Bu tədqiqatda okean boyunca mikrob icmalarının necə dəyişdiyini təsvir etmək üçün ekoloji modellərdən istifadə edilmiş və sürətlə böyüyən “kopiotroflar” və daha yavaş “oliqotroflar” kimi geniş mikrob kateqoriyalarının karbon dövranında genişmiqyaslı nümunələri izah edə biləcəyi göstərilmişdir.

Yeni tədqiqat bu mənzərəyə daha çox incəlik qatır. Mikrobları əsasən ekoloji xüsusiyyətlərə əsasən qruplaşdırmaq əvəzinə, orqanizmlərin əslində nə istehlak edə biləcəyinə və resurs məhdudiyyətlərinə necə reaksiya verdiyinə əsaslanan spesifik metabolik strategiyalar müəyyən edir.

İki tədqiqat birlikdə irəliyə doğru bir yol təklif edir: mikrob icmalarının karbon dövrünü necə formalaşdırdığını daha yaxşı anlamaq üçün ekoloji modelləri ətraflı metabolik məlumatlarla birləşdirmək.

Geniş bir mikrob dünyasını sadələşdirmək

Tədqiqatçılar qeyd edirlər ki, onların çərçivəsi bütün mikrob müxtəlifliyini əhatə etmir. Xüsusilə, bəzi okean mikrob qrupları hələ də zəif təmsil olunur, çünki elm adamları onlar üçün yüksək keyfiyyətli genetik məlumatlara malik deyillər.

Bundan əlavə, modellər mikrobların qida maddələrindən necə istifadə etməsi ilə bağlı proqnozlara əsaslanır ki, bu da real həyatdakı davranışı tam əks etdirməyə bilər.

Daha çox laboratoriya təcrübələri və təkmilləşdirilmiş genomik məlumatlar da daxil olmaqla gələcək tədqiqatlar modeli təkmilləşdirə və əlavə mikrob qruplarını əhatə etmək üçün genişləndirə bilər.

Yenə də, bu məhdudiyyətlərə baxmayaraq, tədqiqat Yer kürəsindəki ən mürəkkəb sistemlərdən birini anlamaq üçün ümidverici bir addım təklif edir.

Tədqiqatçılar bu kiçik, lakin çox təsirli orqanizmlər arasında az sayda metabolik strategiya müəyyən etməklə mikroskopik prosesləri qlobal iqlim dinamikası ilə əlaqələndirmək üçün yeni bir yol təqdim edirlər.

Levine dedi: “Biz inanılmaz dərəcədə mürəkkəb bir şeyi götürüb əsas qanunauyğunluqları tapmağa çalışırıq. Bu qanunauyğunluqları gördükdən sonra bütün sistemin necə işlədiyini anlamaq daha asan olur.”

Nəşr detalları

Ryan C. Reynolds və digərləri, Dəniz Mikrob Heterotrofları üçün Metabolik Nişlərin Təyin Edilməsi, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.adz0537

Jurnal məlumatları: Elmin irəliləyişləri 

Əsas anlayışlar

dəniz biologiyasıkarbon axınıfitoplanktonkarbon dövranıKarbon Dövrü

Cənubi Kaliforniya Universiteti tərəfindən təmin edilir