土壌を研究している科学者たちは、私たちの足元で何が起こっているのかを理解するために懸命に取り組んでいます。起こっていることのいくつかは、地上で起こっていることによく似ているように見えますが、捕食者が獲物を狩り、食べるという微視的なスケールでのみです。私たちはこれらの相互作用について知っていましたが、炭素が土壌をどのように移動するかを説明するパズルのピースの一部であることがわかっています.この興味深い記事について、NAU の生態系科学および社会センターの Kate Petersen に感謝します。
北アリゾナ大学の新しい研究によると、捕食性バクテリア (他のバクテリアを食べるバクテリア) は、同じ土壌内の非捕食者よりも速く成長し、より多くの資源を消費します。 オオカミの群れのような行動、酵素、細胞骨格の「牙」を使用して他のバクテリアを狩り、ごちそうするこれらのアクティブな捕食者は、土壌の栄養素がどこに行くかを決定する上で重要な力を発揮します . この研究の結果は、今週 mBio 誌に掲載されました 、捕食が野生の微生物領域における重要なダイナミクスであることを示し、これらの捕食者が要素が土壌に保存または土壌から放出される方法において非常に大きな役割を果たしていることを示唆しています.
地球上の他のすべての生命体と同様に、バクテリアは複雑な食物網に属しており、その中で生物は何をどのように消費するかによって互いにつながっています.マクロ ウェブでは、生態学者は、草や低木などのリソースがウェブの下位レベルに追加されると、オオカミなどの上部の捕食者がしばしば恩恵を受けることを長い間理解してきました。 Bruce Hungate が率いる調査チーム 北アリゾナ大学とローレンス・リバモア研究所の他の研究者たちは、野生の土壌に見られる微生物の食物網に同じことが当てはまるかどうかをテストしたいと考えました.
「捕食が土壌の健康を維持する役割を果たしていることはわかっていましたが、捕食者のバクテリアがこれらの生態系にとってどれほど重要であるかをこれまで認識していませんでした」と、NAU の生態系科学および社会センターを指揮する Hungate 氏は述べています。
捕食者のバクテリアが何をどのくらい消費しているかを理解するために、研究チームは数十の小さなデータを使用して全体像を組み立てました。 「スナップショット」:さまざまなエコシステムの 15 のサイトからの 82 セットのデータ。チームは、細菌が培養でどのように振る舞うかに関する情報を使用して、細菌を絶対的捕食者または通性捕食者として分類しました。メタ分析で全細菌の約 7% が捕食者として特定され、それらの大部分は通性または雑食性でした。
Bdellovibrionales のような捕食性バクテリアを義務付けます および吸血鬼 非捕食者よりも 36% 速く成長し、211% 速く炭素を吸収しました。土壌が炭素のブーストを受け取ると、捕食者のバクテリアはそれを利用して他の種類よりも速く成長しました.研究者は、雑食性バクテリアでもこれらの影響を確認しましたが、違いはそれほど深刻ではありませんでした.
すべての実験は、定量的安定同位体プローブ (qSIP) と呼ばれる最先端の技術を使用して実施されました。研究者は、分子ハッシュタグのように機能する標識同位体を使用して、誰が活動し、土壌中の栄養素を吸収しているかを追跡しました。土壌サンプルの DNA を配列決定し、これらのラベルを探すことで、チームは細菌分類群のレベルで誰が成長し、誰を食べているかを知ることができました。
「データを分析しているときに、Vampirovibrio に気づきました。 超充実しました。私たちはヴァンピロビブリオを知っているので カリフォルニア大学アーバイン校のポスドク研究者であり、この研究の共著者であるブリアナ・フィンリーは、次のように述べています。 「これらの信号を拾うことができたということは、qSIP がツールとして本当に有効であることを証明しています。」
この 42 秒のビデオでは、Vampirovibrio がどのように獲物に付着し、獲物から栄養素を「吸う」かを説明しています。この「吸血鬼のような」行動がその名前の由来です。
土壌生態系には、地球上のすべての植物に貯蔵されているよりも多くの炭素が含まれているため、炭素やその他の元素が土壌生物間でどのように移動するかを理解することは、将来の気候変動を予測するために重要です。バクテリアは土壌中に非常に豊富に存在するため、栄養素の貯蔵や喪失に大きな役割を果たしています。また、捕食者バクテリアが「抗生物質」としてどのように作用するかについてさらに学ぶことで、将来的に治療に影響を与える可能性があります.
「これまで、捕食性バクテリアはその土壌の話の一部ではありませんでした」とハンゲートは言いました。 「しかし、この研究は、それらが炭素やその他の元素の運命を決定する重要な役割を持つ重要なキャラクターであることを示唆しています.これらの調査結果は、プロセスとしての捕食をより深く検討する動機となります。」
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Hungate に加えて、他の NAU の著者は生物科学科の教授 Jane Marks です。エグバート・シュワルツ、生物科学科の教授。大学院研究助手のピート・チャックラン、ポール・ダイクストラ、生物科学科の研究教授。大学院生のミーガン・フォーリー。 Ecoss のリサーチ アソシエイトである Michaela Hayer 氏。 Ecoss のシニア リサーチ サイエンティストである Ben Koch 氏。ミシェル・マック、生物科学科の教授。 Rebecca Mau 氏、研究員、Pathogen &Microbiome Institute、 Ecoss のリサーチ アソシエイトである Samantha Miller 氏。 Ecoss のリサーチ アシスタント、ジェフ プロプスター。大学院研究助手のアリシア・パーセル。および元 NAU 研究者のブラム ストーン。
この研究は、エネルギー省の生物学および環境研究ゲノム科学プログラムのオフィスと、ローレンス リバモア国立研究所のローレンス フェロー賞の支援を受けました。
