نقش میکروب‌ها در آینده تغییرات اقلیمی زمین

پژوهشگران آمریکایی در پروژه‌ای که با بودجه "وزارت انرژی آمریکا"(DOE) انجام شده است، نشان داده‌اند که بررسی ویژگی‌های خاص میکروب‌ها مانند اندازه و شکل به آنها امکان می‌دهد تا به طور قابل اطمینانی پیش‌بینی کنند که چگونه تنفس میکروب‌ها با افزایش دما تغییر می‌کند. این یافته‌ها، منبع جدیدی از اطلاعات را در مورد سرعت تغییرات آب و هوا ارائه می‌دهند.

درک این که گرمایش چگونه بر تنفس میکروبی تأثیر می‌گذارد، دشوار است زیرا جوامع میکروبی بسیار متنوع و پیچیده هستند. این پژوهش نشان می‌دهد که پیچیدگی‌های واکنش میکروب‌ها نسبت به گرم شدن را می‌توان با بررسی ویژگی‌های میکروب‌ها مشخص کرد.

یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهند که دانشمندان می‌توانند پیش‌بینی‌های قابل اعتماد و کلی در مورد این مولفه مهم چرخه کربن جهانی و اثرات آن بر آب و هوا داشته باشند. همچنین، این یافته‌ها ممکن است برای پیش‌بینی سیستم‌های دیگری که آب و هوای زمین را شکل می‌دهند، سودمند باشند.

پیش‌بینی نحوه واکنش اکوسیستم‌ها نسبت به تغییرات آب و هوایی، یکی از مشکلات مربوط به اکولوژی است که باید فورا مورد بررسی قرار بگیرد. استدلال پژوهشگران این است که درک واکنش‌های پیچیده اکوسیستم، نیازمند چارچوبی است که ارگانیسم‌ها را به محیط‌شان پیوند می‌دهد و سپس این تعاملات را تا سطح جمعیت، جامعه و اکوسیستم مقیاس‌بندی می‌کند. صفات عملکردی، ویژگی‌های قابل بررسی ارگانیسم‌ها هستند که این پیوند را با کنترل تنوع در رشد، بقا و تولید مثل فردی در محیط‌ ممکن می‌سازند.

پژوهشگران در این پروژه، ویژگی‌های کلیدی مانند اندازه، شکل و محتویات سلولی را در آغازیان بررسی کردند و دریافتند گونه‌هایی که از نظر میزان رشد جمعیت متفاوت هستند، واکنش متفاوتی نسبت به تغییرات دما نشان می‌دهند.

دانشمندان دریافتند که این تفاوت‌های مبتنی بر ویژگی در رشد جمعیت، با استفاده از روش‌های قابل پیش‌بینی، تفاوت‌هایی را در توانایی رقابتی، کنترل ساختار جامعه آغازیان و ویژگی‌های اکوسیستم مانند تنوع زیستی و میزان تنفس ایجاد می‌کنند.

درک واکنش‌های پیچیده اکوسیستم نسبت به تغییرات آب و هوایی جهانی، دشوار است زیرا اکوسیستم‌ها شامل تعاملات بی‌شماری در سطوح مختلف هستند و گونه‌های متنوعی را در بر دارند که هر کدام واکنش‌های محیطی منحصر به‌ فردی را نشان می‌دهند.در این پژوهش، ویژگی‌ها با افشای تنوع سیستماتیک در واکنش‌های محیطی گونه‌های مختلف، راهی را برای کاهش این پیچیدگی ارائه می‌کنند.

یافته‌های این پژوهش، برای درک این که تغییرات آب و هوایی چگونه این مولفه میکروبی ضروری چرخه کربن جهانی را تغییر می‌دهد، حیاتی هستند اما از سوی دیگر، نتایج این پژوهش نشان می‌دهند که این روش مبتنی بر ویژگی ممکن است به سیستم‌های دیگر نیز گسترش یابد و بتوان آن را در مدل‌های دیگر نیز به کار گرفت تا واکنش‌های اکوسیستم نسبت به تغییرات آب و هوایی را اطلاع دهد. به طور کلی، این روش می‌تواند برای از بین بردن پیچیدگی اکوسیستم‌ها و پیش‌بینی علل و پیامدهای تغییرات آب و هوایی در آینده سودمند باشد.
این پژوهش، در مجله "PNAS" به چاپ رسید.