Marken under våra fötter är inte så biologiskt mångsidig som forskare tidigare trodde, enligt ett forskarlag som inkluderar en jordmikrobiell ekolog från Virginia Tech.

Överblivet DNA från döda organismer - känd som "relik-DNA" - har historiskt sett kastat en skiftnyckel i uppskattningar, vilket får forskare att överskatta mikrobiell mångfald med så mycket som 55 procent. Att förstå mikrobiell mångfald i marken är avgörande för att förstå hur miljöprocesser som atmosfärisk kvävefixering och klimatförändringar sker.

Men ett lag som inkluderar Michael Strickland, en biträdande professor i biologiska vetenskaper vid College of Science, använde en sekvenseringsteknik med hög genomströmning för att bestämma den exakta sammansättningen av 31 jordprover från varierande klimat och ekosystem.

Resultaten publicerades i Naturens mikrobiologi Denna vecka.

"När vi började inse att våra siffror kunde vara borta, vi visste att vi måste hitta ett sätt att titta närmare på hur många arter som faktiskt finns där, sa Strickland, som också är knuten till universitetets Global Change Center och Fralin Life Science Institute.

Information om populationer av mikrober i marken är viktig eftersom dessa organismer spelar en avgörande roll i det terrestra ekosystemet och de hjälper till att upprätthålla markens bördighet.

Men att koppla mikrobers verksamhet till markprocesser är svårt. Forskare behöver mäta levande mikrober – en utmanande uppgift eftersom DNA från döda mikrober kan finnas kvar i jorden i flera år, döljer analysen av mikrobiell mångfald.

"Denna forskning tyder på att en betydande andel av de mikroorganismer som upptäckts i marken med hjälp av DNA-baserade tekniker inte längre lever, " sa Ember Morrissey, en biträdande professor i växt- och markvetenskap vid West Virginia University som inte var involverad i forskningsprojektet. "Som en konsekvens kan vi behöva använda verktyg som särskiljer genetiskt material från levande celler från relik-DNA från döda mikrober för att förstå påverkan av mikrobiella "arter" på viktiga ekosystemprocesser."

Paul Carini, en mikrobiell ekofysiolog vid University of Colorado Boulder och första författare till artikeln, använd PMA, ett fotoreaktivt färgämne som binder till relik-DNA men som inte fäster bra till levande celler, för att skilja livsdugliga celler från DNA-skräp i jord.

"Att redogöra för relik-DNA i våra analyser kommer att hjälpa oss att förstå det viktiga ebb och flödet av markmikrobiomet och hjälpa oss att bättre förstå hur mikrober hjälper till att reglera markens bördighet och göra jorden beboelig inför ett förändrat klimat, sa Carini.

Även om markmikrobiella samhällen visade sig vara mindre olika än man tidigare trott, de är fortfarande ganska olika, enligt Strickland. I ett gram jord, tusentals arter av mikrober lever, vilket fick Strickland att betrakta jord som "den fattiges regnskog".