Een nieuw begrip van de microben en virussen in de ontdooiende permafrost in Zweden kan wetenschappers helpen het tempo van de klimaatverandering beter te voorspellen.

Microben hebben grote invloed op de opwarming van de aarde, voornamelijk door de productie van - of consumptie van - methaan, en nieuwe details over de genetica van deze microscopische wezens zijn nu beschikbaar, dankzij een drietal studies van een project dat mede wordt geleid door onderzoekers van de Ohio State University.

Het onderzoek verschijnt in Natuur , Natuur Microbiologie en ISME Journaal .

"Vanwege de wereldwijde klimaatverandering, enorme hoeveelheden permafrost warmen snel op. aan microben, ze zijn als diepvriezers vol sappige kipmaaltijden die aan het ontdooien zijn, " zei Virginia Rich, een assistent-professor microbiologie aan de Ohio State en studieauteur.

"Vaak, microben profiteren van deze situatie om op te kauwen wat zich in de permafrost bevindt en methaan uit te ademen. Dat methaan zorgt echt voor een milieuramp, met 33 keer de klimaatopwarmende kracht van koolstofdioxide."

Veel van deze bacteriële "consumenten" en de virussen die hen beïnvloeden, zijn voor het eerst in deze onderzoeken geïdentificeerd.

Hoewel wetenschappers een duidelijk begrip hebben van de gevaren van het ontdooien van permafrost voor het vrijgeven van methaan, ze hebben niet veel details gekregen over het reilen en zeilen van deze microbiële gemeenschappen en hun bijdrage aan het proces.

"Het probleem is, we weten niet alle microben die erbij betrokken zijn en hoe ze zullen reageren op klimaatverandering als de omstandigheden warmer en natter worden, en om beter te kunnen voorspellen wat er in de komende decennia zal gebeuren, hebben we meer informatie nodig over de belangrijkste spelers, ' zei Rijk.

Matt Sullivan, een professor in de microbiologie aan de Ohio State en senior auteur van de virusstudie, zei dat het onderzoek ook belangrijk is omdat het veel bijdraagt ​​aan het algemene begrip van wat er in de bodem gebeurt.

"Hoewel we de afgelopen decennia veel hebben geleerd over oceaanvirussen, we weten bijna niets over bodemvirussen, " zei hij. "De virussen van dit werk zijn zo nieuw dat ze het totale aantal bekende virussen in de wereld hebben verdubbeld."

De multinationale studie werd uitgevoerd in het deel van Zweden in de poolcirkel, een van de beste plaatsen ter wereld om ontdooiende permafrost te bestuderen vanwege de snelle veranderingen die daar plaatsvinden en vanwege langdurig en goed gedocumenteerd wetenschappelijk werk in het gebied, zei Rijk.

Een team van onderzoekers van 10 organisaties met expertise op verschillende gebieden, waaronder microbiologie, geochemie en klimaatmodellering werken samen in het IsoGenie Project, mede geleid door de rijken van de staat Ohio, om erachter te komen hoe ze toekomstige klimaatverandering beter kunnen voorspellen op basis van een beter begrip van de verbanden tussen microben en geochemie.

In deze onderzoeken ze herstelden meer dan 1, 500 microbiële genomen in de bodem, dat was 100 keer wat eerder beschikbaar was voor deze habitats. Ze vonden ook meer dan 1, 900 nieuwe virale populaties, waar niemand eerder was geïdentificeerd. Een genoom is de complete set genen die in een organisme aanwezig is.

De onderzoekers konden meer dan een derde van de virussen koppelen aan de microben die ze beïnvloeden.

"Nutsvoorzieningen, we hebben een routekaart van deze genomen om de rollen die ze in deze gemeenschappen spelen te kunnen begrijpen, ' zei Sullivan.

Door naar de genomen van de microben te kijken, het team was in staat om erachter te komen welke mogelijkheden ze hebben.

"Het is alsof we nu niet alleen hun vingerafdrukken hebben, maar ook hun cv's. weten wie ze zijn en waartoe ze in staat zijn. De volgende stap is om meer uit te zoeken van wat ze daadwerkelijk in het veld doen, ' zei Rijk.

Dit is om verschillende redenen belangrijk, ze zei.

Het stelt klimaatwetenschappers in staat om de snelheid van klimaatverandering beter in te schatten, mensen een duidelijker tijdschema voor reactie geven. De studie van deze snel veranderende habitats helpt het publiek ook om de realiteit van klimaatverandering beter te begrijpen, zei Rijk. Verder, mogelijk zijn er mogelijkheden om die effecten te mitigeren, inclusief het potentieel om permafrostgebieden te "bemesten" om microbiële activiteit die het milieu beschermt, aan te moedigen, ze zei.

Niet alles over de microbiële gemeenschappen in de permafrost is slecht nieuws. Sommige, methanotrofen genoemd, verbruiken methaan in de bodem voordat het in de lucht komt, wat goed is voor het milieu.

"Naarmate de omstandigheden warmer en natter worden, zullen microben veranderen, en sommigen die methaan eten, kunnen opstaan, ' zei Rijk.