Bí ẩn ngầm về nơi vi khuẩn sinh sống

Mặt đất dưới chân các bạn có vẻ vô tri vô giác, tuy nhiên đừng nghĩ như thế vì thật sự đó là một môi trường vô cùng sống động bạn nhé. Có vô vần vi khuẩn và vi sinh vật đang hoạt động bên dưới mặt đất, tích cực phân hủy các loại chất hữu cơ, lá cây, xác côn trùng,… Ngoài ra nó còn có một số chức năng khác để duy trì sự cân bằng của tự nhiên và tạo nên nhiều chất dinh dưỡng cho đất bên dưới chân của chúng ta.

Jennifer Bhatnagar, nhà vi sinh vật học đất và trợ lý giáo sư sinh học của Đại học Nghệ thuật & Khoa học Boston cho biết: “Đất chủ yếu là vi sinh vật, cả sống và chết. Cô ấy nói, thật điển hình khi thấy hàng trăm loại nấm và vi khuẩn khác nhau trong một nhúm đất trên mặt đất, khiến nó trở thành một trong những hệ sinh thái đa dạng nhất tồn tại.

>>> Sản xuất gạo hữu cơ không đơn giản như bạn nghĩ đâu, hãy tham khảo bài viết này để biết thêm thật nhiều thông tin, và đất trồng cũng là một phần quan trọng trong việc sản xuất gạo hữu cơ đấy.

Bởi vì vẫn còn quá nhiều điều chưa biết về các sinh vật trong đất, cho đến nay các nhà khoa học vẫn chưa cố gắng dự đoán được một số loài hoặc nhóm vi sinh vật trong đất sống ở đâu trên khắp thế giới. Nhưng có kiến ​​thức về những sinh vật này – quá nhỏ để có thể nhìn thấy bằng mắt thường – là chìa khóa để hiểu rõ hơn về hệ vi sinh vật trong đất, được tạo thành từ các cộng đồng vi sinh vật khác nhau sống cùng nhau.

Một nhóm các nhà sinh vật học BU, bao gồm cả Bhatnagar, đã thực hiện thách thức đó – và nghiên cứu của họ lần đầu tiên tiết lộ rằng có thể dự đoán chính xác sự phong phú của các loài vi sinh vật đất khác nhau ở các khu vực khác nhau trên thế giới. Nhóm nghiên cứu gần đây đã công bố phát hiện của họ trong một bài báo mới trên tạp chí Nature Ecology & Evolution .

“Nếu chúng ta biết các sinh vật ở đâu trên trái đất, và chúng ta biết chúng thay đổi như thế nào qua không gian và thời gian do các lực môi trường khác nhau và điều gì đó về những gì các loài khác nhau đang làm, thì chúng ta có thể dự đoán tốt hơn nhiều về chức năng của các cộng đồng này sẽ thay đổi như thế nào trong Bhatnagar nói. Loại kiến ​​thức đó sẽ có những tác động to lớn đối với nông nghiệp, biến đổi khí hậu và sức khỏe cộng đồng.

Michael Dietze, tác giả cao cấp của nghiên cứu và là giáo sư về trái đất và môi trường của Trường Cao đẳng Nghệ thuật & Khoa học BU cho biết: “Sức khỏe của đất gắn liền với các vi sinh vật trong đất. Dietze, Bhatnagar và các nhà nghiên cứu từ phòng thí nghiệm của họ đã hợp lực để làm việc trong dự án này, liên quan đến việc phân tích hàng trăm mẫu đất được thu thập bởi các điểm nghiên cứu của Mạng lưới quan sát sinh thái quốc gia (NEON). Bhatnagar và các thành viên phòng thí nghiệm của cô ấy đã mang đến cho nhóm chuyên môn về đất của họ, trong khi Dietze và phòng thí nghiệm của anh ấy cung cấp khả năng độc đáo của họ để phát triển các dự báo sinh thái chính xác và dự đoán môi trường ngắn hạn.

Nhóm nghiên cứu đã học được rằng khả năng dự đoán của vi sinh vật tăng lên khi diện tích không gian tăng lên, do đó mô hình của họ đưa ra dự báo càng lớn thì những dự đoán về loại vi sinh vật sống ở đó càng có khả năng chính xác.

Dietze cho biết khả năng dự đoán chính xác loại vi sinh nào có thể sẽ được tìm thấy trong một mẫu đất nhất định cũng tăng lên khi các nhà nghiên cứu xem xét các nhóm sinh vật cao hơn trên thang phát sinh loài, một hệ thống phân loại sinh vật dựa trên mối liên hệ tiến hóa. Ở đầu cuối nhỏ nhất của thang đo, một “loài” thể hiện mức độ phân loại tốt nhất; mặt khác, một “phylum” tạo nên các nhóm sinh vật đa dạng và lớn nhất. Họ đã rất ngạc nhiên khi thấy rằng họ có thể dự đoán tốt hơn sự hiện diện của cả một loài thực vật, trái ngược với từng loài riêng lẻ.

Sau khi nhận được dữ liệu bộ gen của các mẫu đất từ ​​NEON, các mô hình dự báo của nhóm nghiên cứu sẽ tính đến các yếu tố môi trường đặc trưng cho nơi sinh ra đất – thực vật sống ở đó, độ chua của đất (pH), nhiệt độ, khí hậu và nhiều người khác. Họ nhận thấy mô hình của họ có thể dự đoán tốt nhất sự hiện diện của vi sinh vật dựa trên mối quan hệ cộng sinh của chúng với các loài thực vật địa phương. Ví dụ, nấm rễ là một loại vi sinh vật rất phổ biến trong đất mà khoảng 90% các họ thực vật có liên quan, bao gồm cây thông và cây sồi ở New England.

Ngược lại, nhóm nghiên cứu nhận thấy khó khăn hơn trong việc dự đoán các nhóm sinh vật lớn dựa trên mối quan hệ của chúng với độ chua của đất. Bhatnagar nói, mặc dù biết mức độ chua của đất và loại vi khuẩn nào thường muốn sống trong môi trường đó, nhưng mô hình của họ không thể dự đoán chính xác số lượng vi khuẩn thực sự có trong mẫu đất. “Điều đó có nghĩa là có một cái gì đó khác ngoài mối quan hệ với [tính axit], ngoài mối quan hệ với bất kỳ yếu tố môi trường nào khác mà chúng ta thường đo lường trong hệ sinh thái của mình,” cô nói.

Giờ đây, nhóm nghiên cứu của Dietze và Bhatnagar đang mở rộng dự báo của họ ngoài việc dự đoán vi sinh vật chỉ dựa trên vị trí của chúng, mà còn bao gồm các thời điểm cụ thể trong năm.

Zoey Werbin, một nghiên cứu sinh làm việc tại phòng thí nghiệm của Bhatnagar và là tác giả của bài báo cho biết: “Xây dựng một khuôn khổ để dự báo hệ vi sinh vật trong đất tại các địa điểm trên khắp Hoa Kỳ sẽ nâng cao hiểu biết của chúng ta về sự thay đổi theo mùa và theo năm. “Điều này có thể giúp chúng tôi dự đoán biến đổi khí hậu có thể ảnh hưởng như thế nào đến các quá trình vi sinh vật như phân hủy hoặc chu trình nitơ.”

Với dự án luận văn của mình, Werbin hy vọng sẽ trả lời được những câu hỏi cơ bản về cách thức và lý do tại sao hệ vi sinh vật trong đất thay đổi theo thời gian và không gian.

Werbin nói: “Càng học nhiều, chúng ta càng nhận ra tầm quan trọng của vi sinh trong đất đối với nông nghiệp, sức khỏe cộng đồng và biến đổi khí hậu. “Chúng tôi biết các yếu tố nhất định, như nhiệt độ và độ ẩm, ảnh hưởng đến các cộng đồng vi sinh vật. Nhưng chúng tôi không biết những yếu tố đó quan trọng như thế nào so với sự biến đổi tự nhiên hoặc tương tác giữa các vi sinh vật. Dự án tiến sĩ của tôi sẽ giúp xác định các động lực của hệ vi sinh vật trong đất, cũng như những nguồn không chắc chắn lớn nhất. “

Hãy theo dõi Sạp Hàng Rong để cùng xem thêm thật nhiều bài viết hay nữa bạn nhé!!!

Nguồn: Tổng Hợp