토양 미생물은 변화하는 기후에서 생존할 수 있습니까?

Jun 30, 2023

전 세계의 유기체는 기후 변화, 서식지 파괴, 기타 인간이 주도하는 환경 변화로 인해 전례 없는 수준의 스트레스에 직면해 있습니다. 이렇게 증가하는 스트레스가 유기체와 우리가 의존하는 환경 서비스에 미치는 영향을 예측하고 완화하려면 일부 종은 광범위한 환경에 존재할 수 있는 반면 다른 종은 소수의 서식지에만 존재하는 이유를 이해해야 합니다.

생태학이라는 과학 세계에서 연구자들은 종종 지구상의 유기체를 전문가와 일반주의자라는 두 가지 범주로 분류하려고 합니다. 일반주의자는 다양한 환경 조건과 서식지에서 생존할 수 있는 반면, 전문가는 생존을 위한 특정 조건에 더 제한되거나 제한됩니다. 예를 들어 판다곰은 특정 서식지 내에서만 대나무를 먹습니다. 서식지 범위가 제한적일 뿐만 아니라 식단도 제한되어 있으며, 대나무 식물이 멸종되면 팬더곰도 멸종될 수 있습니다.

하지만 인간의 장에서 발 밑의 토양에 이르기까지 지구상의 모든 곳에서 발견되는 눈에 보이지 않는 유기체로 이루어진 미생물 세계는 어떻습니까? 어떤 범주에 속합니까?

답을 찾기 위해 마이애미대학교 예술과학대학 부교수 미셸 아프카미(Michelle Afkhami) 생물학 연구실의 대학원생 및 박사후 과정 학생 그룹은 모든 박테리아와 고세균을 포함하는 미생물 그룹인 원핵생물의 DNA 서열을 연구했습니다.최근 연구 결과는"다차원 전문화 및 일반화는 토양 원핵생물에 널리 퍼져 있습니다."라는 제목이 현재 Nature Ecology & Evolution 저널에 게재되어 있습니다.

"이 프로젝트의 이면에 있는 아이디어는 이러한 미생물이 다양한 환경 차원을 따라 좁거나 넓은 범위의 조건 내에 존재할 수 있는지 알아내는 것이었습니다."라고 Afkhami 연구소의 전 대학원생이자 현재 생물학을 준비하는 박사후 연구원인 Damian Hernandez는 말했습니다. 국립과학재단과의 협력. “구체적으로 우리는 미생물이 일반적으로 다차원적 전문가인지, 다차원적 일반주의자인지, 아니면 다양한 환경 차원에서 다양한 전략을 사용하는지, 그리고 이것이 공동체 내에서 미생물의 역할에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 알고 싶었습니다. 미생물이 일반 미생물인지 전문 미생물인지를 결정하는 데 사용한 환경적 측면은 미생물이 살고 있는 토양의 다양한 환경 조건(예: 낙엽, 온도, 물, 영양분)을 기반으로 한 것입니다.”라고 덧붙였습니다.

2년에 걸친 공동 작업을 통해 학생들로 구성된 팀은 미국 전역의 국립 생태 관측소 네트워크(National Ecological Observatory Network)에서 수집한 200개 이상의 토양 샘플을 분석했습니다. 1,200개가 넘는 원핵생물을 조사한 결과 Hernandez와 연구팀은 매우 놀라운 사실을 발견했습니다. 그들은 미생물의 대다수(90%)가 다차원적 일반주의자이거나 다차원적 전문가라는 것을 발견했습니다.

본질적으로 미생물이 하나의 환경 축에 걸쳐 일반성이었다면 거의 항상 다른 모든 축에 걸쳐 일반성이었습니다. 한 가지 환경 축의 전문가라면 모든 축에 걸쳐 전문화되었습니다. 미생물 군집이 어떻게 구성되어 있는지에 대한 중요한 통찰력을 제공하는 것 외에도, 이 발견은 모든 유형의 유기체에서 다차원 전문화 및 일반화에 대한 최초의 증거 중 일부를 제공합니다.

이번 연구의 첫 번째 저자인 Hernandez는 “우리는 미생물이 존재할 수 있는 장소가 매우 제한적일 수 있다는 것을 발견했습니다.”라고 말했습니다. “일반 미생물은 매우 유연하며 더 넓은 범위의 조건을 견딜 수 있습니다. 그러나 전문 미생물은 다양한 환경 축에 제한을 받기 때문에 다양한 환경 조건에 민감하며 환경 변화로 인해 생존이 방해받을 수 있습니다.

“가설적으로 생태계가 전문적인 미생물로 구성되어 있다면 그 생태계는 환경 변화에 더 민감할 가능성이 높습니다.”라고 그는 말했습니다.

Afkhami는 이번 연구 결과가 변화하는 기후에서 미생물이 어떻게 생존할 수 있는지에 대한 흥미로운 주장을 제시한다고 확인했습니다.