Неизвестные помощники почвы: как беспозвоночные участвуют в разложении растений

Исследователи из LOEWE Центра трансляционной геномики биоразнообразия (TBG) и других учреждений Германии выявили генетическую основу способности почвенных беспозвоночных разлагать растительный материал. Это открытие может улучшить прогнозы углеродного и питательного циклов в почве.

Ключевые участники разложения

Микроскопические почвенные животные, такие как коллемболы (ногохвостки) и панцирные клещи (орибатиды, или рогатые клещи), в огромных количествах обитают в почве. Ранее считалось, что они лишь механически измельчают органику, а основную роль в разложении целлюлозы — главного компонента клеточных стенок растений — играют бактерии и грибы.

Генетическое открытие

В исследовании, опубликованном в журнале Molecular Ecology, учёные проанализировали геномы 232 видов почвенных беспозвоночных. Данные были предоставлены проектом «Метагеномный мониторинг почвенных сообществ (MetaInvert)».

С помощью нового программного обеспечения, разработанного для целенаправленного поиска генов, исследователи обнаружили, что у большинства изученных видов присутствует ген, кодирующий фермент из класса гликозидгидролаз. Этот фермент способен расщеплять сложные молекулы сахаров, такие как целлюлоза, на более простые компоненты.

Эволюционные и экологические последствия

• Древнее приобретение: Способность к разложению целлюлозы была приобретена этими животными на ранних этапах их эволюционной истории. Это означает, что почвенные беспозвоночные уже давно участвуют в разложении растительных остатков — самостоятельно или в кооперации с микроорганизмами своего кишечника.
• Новая роль в углеродном цикле: Поскольку большая часть углерода, фиксируемого на суше в процессе фотосинтеза, содержится в целлюлозе растений, коллемболы и орибатиды, вероятно, играют важную, но ранее недооценённую роль в почвенном цикле углерода.
• Третья независимая группа: Авторы исследования утверждают, что почвенных беспозвоночных следует рассматривать как третью, эволюционно и экологически независимую группу, способную к деградации целлюлозы, наряду с бактериями и грибами.

Это открытие особенно значимо, потому что эти животные по-разному реагируют на изменения окружающей среды по сравнению с микроорганизмами. Учёт их роли важен для создания точных моделей, прогнозирующих развитие экосистем и циклов углерода и питательных веществ.