北极土壤中的微生物已准备好应对气候变化

全球变暖正在以比地球其他地区更快的速度加热北极。斯瓦尔巴群岛是挪威北部的一个群岛，其变暖速度甚至超过了北极其他地区，使其成为气候变化研究的“煤矿中的金丝雀”。发表在《微生物学前沿》上的一项研究调查了微生物基因、酶和培养物如何与斯瓦尔巴土壤中储存的碳相互作用。

该研究观察到，北极微生物可以产生能够降解北极土壤中碳化合物的酶。这些酶在低温下也能很好地工作。此外，研究发现证据表明北极土壤微生物具有吸收二氧化碳(CO2)的能力。因此，它们非常适合利用解冻的永久冻土条件。

土壤微生物群落在生态系统对北极永久冻土快速融化的反应中发挥着核心作用。这项研究表明，微生物能够通过降解各种类型的土壤碳来应对这种变化。这种活动将土壤中的碳释放到大气中。然而，有些也能够消耗二氧化碳，从大气中去除其中的一部分。这意味着永久冻土活动层微生物可能对气候变化做出快速反应，从而积极参与地球最北部和南部地区气温升高与碳循环之间的CO2排放反馈回路。

测量结果表明，在莱尔豪根冰川冰碛的巴耶尔瓦河周围，斯瓦尔巴群岛新奥勒松(北纬79度)的永久冻土活跃层是一个即将成为碳源的小型净碳汇。在许多以永久冻土为主的生态系统中，研究人员已经证明，活跃层中的微生物会推动有机物降解和温室气体的产生，从而对气候变化产生积极的反馈。然而，将环境地球化学过程和执行这些过程的种群联系起来的微生物代谢尚未得到充分表征。

在研究过程中，来自田纳西大学、普林斯顿大学、德国阿尔弗雷德韦格纳研究所和柏林洪堡大学的研究人员使用地球化学、酶学和同位素数据，以及两个活性层土壤核心的培养物和宏基因组库的实验。BPF1和BPF2)。相对于BPF1，BPF2具有更多的不稳定有机质。无机碳的d13C值与BPF2中有机碳的d13C值不相关，表明异养呼吸作用较低。无机碳的d13C随深度的增加要么反映了自养信号，要么反映了地表异养源和深度岩石自养源之间的混合。潜在的酶活性相对于25摄氏度，木糖苷酶和N-乙酰-bD-氨基葡萄糖苷酶的含量在15摄氏度时增加两倍，这表明在培养物和大块土壤中的冷适应。

亮氨酸氨基肽酶在土壤和培养物中的潜在酶活性比其他测试的酶高两个数量级，这意味着生物体在这种营养有限的环境中使用亮氨酸作为氮和碳源。除了证明相距仅84米的永久冻土层活性层土壤的碳成分变化很大外，结果表明，斯瓦尔巴群岛的活性层微生物通常受到有机碳或氮可用性的限制，并且具有适应当前环境的能力，以及适应变暖的代谢灵活性气候。