6397
Найповніше генетичне дослідження мікробних спільнот Південного океану принесло приголомшливий результат: щонайменше третина виявлених генів відсутня у всіх існуючих каталогах морських генів. Дослідження, опубліковане 9 березня 2026 року в Nature Communications (DOI: 10.1038/s41467-026-69584-w), є підсумком майже десятиліття роботи міжнародної команди під керівництвом біогеохіміка Ніколя Кассара з Університету Дюка та науковців з Європейського інституту морських досліджень.
Що відомо коротко
- Проаналізовано 218 метагеномних зразків води, зібраних протягом тримісячної експедиції наприкінці 2016 — на початку 2017 року
- Щонайменше третина виявлених генів відсутня в жодному з існуючих каталогів морських генів
- Мікробні спільноти розподіляються не рівномірно, а формують окремі екосистеми залежно від водних мас і течій
- Деякі гени прив’язані до конкретних прохолодних водних мас — результат унікальних холодових адаптацій
- Відкриття прокладає шлях до розуміння того, як мікроорганізми регулюють поглинання вуглецю за умов зміни клімату
Що таке Південний океан і чому він важливий
Навколоантарктичні води — не просто крижана пустка. Південний океан поглинає непропорційно великі обсяги вуглецю та тепла з атмосфери, відіграючи ключову роль у стабілізації клімату Землі. Цей ефект значною мірою забезпечується крихітними дрейфуючими організмами — планктоном.
«Південний океан величезний і відіграє непропорційно велику роль у поглинанні тепла та вуглекислого газу з атмосфери», — пояснює Кассар. Певні мікроскопічні морські організми — фітопланктон — забезпечують половину всього фотосинтезу на Землі, тобто поглинають колосальну кількість CO₂. Але мікробні спільноти Південного океану залишалися одними з найменш вивчених на планеті.
Як проводилося дослідження
Вчені вирушили в кругоантарктичну експедицію (Antarctic Circumnavigation Expedition, фінансована Швейцарським полярним інститутом і Ferring Pharmaceuticals) і відібрали зразки води по всьому периметру Антарктиди. Після секвенування ДНК — розшифровки генетичного коду — отриманий масив зіставляли з існуючими базами даних відомих генів.
Далі зразки поділили на групи за генетичними подібностями: спільними адаптаціями до холоду, схожістю між водними масами, здатністю розщеплювати певні органічні сполуки.
Що показали нові дослідження
Ключовий результат — величезний масив генетичної невідомості: третина ідентифікованих генів не збігається ні з чим в існуючих базах. «Коли ми заглянули в бази даних, велика частина цих генів просто там не була. Це ознака того, що ми картографуємо значною мірою невивчену генетичну територію», — говорить Кассар.
Другий важливий висновок: мікроорганізми в Південному океані не перемішані рівномірно. Вони живуть у виразних мікробних екосистемах, сформованих океанськими течіями і водними масами — холодними або теплішими шарами, що рухаються незалежно. Деякі гени буквально «прив’язані» до певних водних мас і зустрічаються лише там.
Серед конкретних відкриттів — гени полярно адаптованих бактерій Pelagibacter, відповідальних за розщеплення диметилсульфонiopropionate (DMSP), морської сполуки, що впливає на утворення хмар; та гени мікробів, що розкладають органічну речовину в районі полиньї Мерца.
Чому це важливо для науки і клімату
Мікроби регулюють хімію океану. Вони визначають, скільки вуглецю поглинається й зберігається у глибинах, а скільки повертається назад у атмосферу. Щоб передбачити поведінку Південного океану в умовах потепління — а разом із ним і темпи кліматичних змін — потрібно розуміти, які гени керують цими процесами.
«Мікроби регулюють більшу частину хімії океану», — підкреслює Кассар. «Щоб зрозуміти, як Південний океан впливатиме на майбутній клімат, нам потрібно розуміти гени, що керують мікробними процесами».
Нові дані також відкривають практичний потенціал: частина невідомих генів може кодувати унікальні ферменти або біоактивні сполуки з медичним чи промисловим застосуванням — подібно до того, як антарктичні бактерії, що харчуються повітрям, вже стали відправною точкою для пошуку нових біотехнологічних рішень.
Раніше на cikavosti.com ми писали, що планктон забезпечує до 50% кисню на планеті, а під кілометром антарктичного льоду існують мікробні спільноти, що поїдають каміння.
Цікаві факти
- Фітопланктон — мікроскопічні водорості завширшки від 1 до 100 мікрометрів — забезпечує половину фотосинтезу всієї Землі
- Антарктична циркумполярна течія — найпотужніша океанська течія на планеті, що утворилася ~34 мільйони років тому після відокремлення Антарктиди від Південної Америки
- В одному ковтку морської води міститься близько 200 мільйонів вірусів і 20 мільйонів бактерій
- Навколоантарктичні води поглинають понад 40% усього CO₂, що розчиняється в Світовому океані
- Метагеноміка — аналіз ДНК прямо з навколишнього середовища — дозволяє вивчати організми, які неможливо вирощувати в лабораторії
FAQ
Що таке метагеноміка і як вона працює? Це метод дослідження ДНК, витягнутої безпосередньо з довкілля — наприклад, із проби океанської води — без виділення окремих організмів. Секвенування всього генетичного матеріалу у пробі дозволяє виявити мікроби, які не вдається вирощувати у лабораторних умовах, і таким чином — відкрити невідомі раніше гени та організми.
Чому в базах даних відсутня така велика частка антарктичних генів? Більшість існуючих каталогів морських генів складалися на основі зразків із помірних і тропічних океанів. Південний океан — холодний, ізольований і значно менш досліджений. Його мікробні мешканці еволюціонували в особливих умовах і мають унікальні адаптації, яких просто не існує в інших частинах планети.
Як ці відкриття пов’язані зі змінами клімату? Мікроби Південного океану регулюють, скільки вуглецю поглинається водами і скільки повертається в атмосферу. Якщо зміни клімату трансформують водні маси і температурний режим, мікробні спільноти зміняться теж — і це вплине на вуглецевий баланс всієї планети. Нові генетичні дані допоможуть вченим моделювати ці зміни точніше.
Третина генів мікробів Південного океану невідома науці з’явилася спочатку на Цікавості.
