Последняя неизведанная земля — под водой

Наименее изученная экосистема на планете — дно океана. И это несмотря на то, что занимает оно более 60% поверхности Земли.

Неисследованные формы жизни в абиссальных отложениях, от бентических организмов до микробов, помогают перерабатывать или изолировать тонущую неорганику от пеллагических сообществ, в которых доминирует планктон. Так бентические экосистемы оказывают сразу две услуги планетарного значения: способствуют здоровому функционированию океанических пищевых цепей и помогают утилизировать углерод. Оба процесса чрезвычайно важны для регуляции климата Земли.

Ученые из Норвежского исследовательского центра, Центра климатических исследований Бьеркнеса, Женевского университета, а также из французских CNRS/Genoscope и IFREMER, провели массовое секвенирование эукариотической ДНК, содержащейся в глубоководных отложениях основных океанических бассейнов, и сравнили новые данные с существующими массивами, полученными во время кругосветных экспедиций. Так ученые составили полное представление о биоразнообразии океанических эукариот, от поверхности до самых глубин, и впервые рассмотрели вопросы морской экологии в глобальном масштабе.

Благодаря наличию почти 1700 образцов и почти 2 млрд секвенций ДНК мы значительно расширили наши возможности по изучению и пониманию глубоководного биоразнообразия, его связи с верхними водными массами и глобальным углеродным циклом,

— заметил ведущий автор исследования Тристан Кордье.

Кто живет в темной и враждебной среде

Сравнивая последовательности ДНК из отложений и аналоги от пелагических организмов, ученые сумели отличить местные бентосные организмы от тонущего планктона, попавшего на морское дно из водных масс, расположенных выше. Результаты показали, что биоразнообразие бентоса может быть втрое больше, чем в водах выше ярусом, и состоит оно из очень разных таксономических групп, которые в массе своей ученым неизвестны.

Добытые участки ДНК из глубин мы сравнили со всеми доступными секвенциями известных эукариот. Почти две трети нельзя отнести ни к одной известной группе, а это говорит о серьезном пробеле в наших знаниях о морском биоразнообразии,

— сообщил профессор Ян Павловски из Женевского университета.

О чем может рассказать ДНК планктона из глубины

Анализ обилия и состава ДНК планктона из глубоковождных отложений подтвердил, что полярные регионы являются горячими точками изоляции углерода. Более того, состав ДНК планктона из отложений предсказывает изменение силы биологического насоса — экосистемного процесса, который переносит атмосферный углекислый газ в глубины океана, регулируя тем самым глобальный климат.

Впервые мы можем понять, какие члены планктонных сообществ вносят наибольший вклад в биологический насос — возможно, самый фундаментальный экосистемный процесс в океанах,

— заявил научный сотрудник CNRS Коломбан-де Варгас.

Как на глубины океана влияют глобальные изменения

Полученный набор геномных данных — это первый последовательный список всего эукариотического разнообразия в современном океане. Это дает уникальную возможность реконструировать древние океаны по ДНК, содержащейся в отложениях, и оценить, как климат повлиял на планктон и бентические сообщества в прошлом.

Наши данные помогут не только ответить на вопросы глобального масштаба о биоразнообразии, биогеографии и связях морских эукариот.

Они также могут стать основой для воссоздания работы биологического насоса в прошлом. Так мы сможем выяснить его мощность в более теплом океане, что имеет ключевое значение для моделирования будущего углеродного цикла в условиях изменения климата,

— пояснил Тристан Кордье.

05.02.2022