Flygfoto över fältplatsen i Arktiska Sverige, där forskare avslöjade tusentals tidigare okända mikrober som kan bidra till klimatförändringarnas hastighet. Upphovsman:Scott Saleska
En ny förståelse av mikrober och virus i upptining av permafrost i Sverige kan hjälpa forskare att bättre förutsäga takten i klimatförändringarna.
Mikrober har ett betydande inflytande över den globala uppvärmningen, främst genom produktion av - eller konsumtion av - metan, och nya detaljer om dessa mikroskopiska varelsers genetik är nu tillgängliga, tack vare en trio av studier från ett projekt som leds av forskare vid Ohio State University.
Forskningen visas i Natur , Naturmikrobiologi och ISME Journal .
"På grund av de globala klimatförändringarna, enorma mängder permafrost värms snabbt. Till mikrober, de är som frysar fulla med saftiga kycklingmiddagar som tinar upp, "sa Virginia Rich, en biträdande professor i mikrobiologi vid Ohio State och studieförfattare.
"I många fall, mikrober utnyttjar denna situation för att tugga upp det som finns i permafrosten och andas ut metan. Att metan verkligen förpackar en miljöhopp med 33 gånger klimatuppvärmningskraften för koldioxid. "
Många av dessa bakteriekonsumenter och de virus som påverkar dem har identifierats för första gången i dessa studier.
Medan forskare har en klar förståelse för farorna med att tina permafrost för frisättning av metan, de har inte haft många detaljer om ins och outs i dessa mikrobiella samhällen och deras bidrag till processen.
"Problemet är, vi vet inte alla inblandade mikrober och hur de kommer att reagera på klimatförändringarna när förhållandena blir varmare och våtare, och för att göra ett bättre jobb med att förutsäga vad som kommer att hända under de kommande decennierna behöver vi mer information om nyckelspelarna, "Sa Rich.
Matt Sullivan, professor i mikrobiologi vid Ohio State och seniorförfattare till virusstudien, sa att forskningen också är viktig eftersom den bidrar mycket till den allmänna förståelsen av vad som händer i marken.
"Även om vi har lärt oss mycket om havsvirus de senaste decennierna, vi vet nästan ingenting om markvirus, "sa han." Detta verkets virus är så nya att de har fördubblat de totala kända virusen i världen. "
Sky Dominguez och Joachim Jansen, del av ett internationellt team som leds av Ohio State Universitys Virginia Rich, bearbeta prover från en torvkärna i arktiska Sverige. Upphovsman:Nicole Raab
Den multinationella studien genomfördes i den del av Sverige i polcirkeln, en av de bästa platserna i världen att studera upptining av permafrost på grund av de snabba förändringarna som sker där och på grund av långvarigt och väldokumenterat vetenskapligt arbete i området, Rich sa.
Ett team av forskare från tio organisationer med expertis inom olika områden, inklusive mikrobiologi, geokemi och klimatmodellering arbetar tillsammans i IsoGenie -projektet, ledd av Ohio State's Rich, att ta reda på hur de bättre kan förutsäga framtida klimatförändringar baserat på förbättrad förståelse för sambandet mellan mikrober och geokemi.
I dessa studier, de återhämtade sig mer än 1, 500 mikrobiella genom i jorden, vilket var 100 gånger vad som tidigare var tillgängligt för dessa livsmiljöer. De hittade också mer än 1, 900 nya viruspopulationer, där ingen tidigare identifierats. Ett genom är den kompletta uppsättningen gener som finns i en organism.
Forskarna kunde koppla mer än en tredjedel av virusen till de mikrober de påverkar.
"Nu, vi har en färdplan från dessa genomer för att kunna förstå de roller de spelar i dessa samhällen, "Sa Sullivan.
Genom att titta på mikrobernas genomer, laget kunde ta reda på vilka förmågor de har.
"Det är som att nu har vi inte bara deras fingeravtryck utan också deras CV, att veta både vilka de är och vad de kan. Nästa steg är att ta reda på mer av vad de faktiskt gör aktivt ute på fältet, "Sa Rich.
Detta är viktigt av flera skäl, Hon sa.
Det kommer att göra det möjligt för klimatforskare att bättre uppskatta klimatförändringarnas hastighet, ger människor en tydligare tidtabell för svar. Studiet av dessa snabbt föränderliga livsmiljöer hjälper också allmänheten att bättre förstå realiteterna av klimatförändringar, Rich sa. Vidare, det kan finnas möjligheter att mildra dessa effekter, inklusive möjligheten att "befrukta" områden av permafrost för att uppmuntra miljöskyddande mikrobiell aktivitet, Hon sa.
Inte allt om de mikrobiella samhällena i permafrosten är dåliga nyheter. Vissa, kallas metanotrofer, konsumera metan i jorden innan den kommer upp i luften, vilket är bra för miljön.
"När förhållandena blir varmare och fuktigare mikrober kommer att förändras, och några som äter metan kan stiga, "Sa Rich.
