By Cornell forskare har hittat en ny art av jord bakterier—som de namngav till minne av Cornell professor som först upptäckte det—som är särskilt skicklig på att bryta ner organiskt material, inklusive cancerframkallande kemikalier som frigörs när kol, gas, olja och avfall bränns.
”Mikrober har varit här sedan livet började, nästan 4 miljarder år. De skapade det system som vi lever i, och de upprätthåller det”, säger Dan Buckley, professor i mikrobiell ekologi i sektionen för jord och grödor i School of Integrative Plant Science. ”Vi kanske inte ser dem, men de kör showen.”
Buckley och fem andra Cornell forskare, tillsammans med kollegor från Lycoming College, beskrev den nya bakterien i ett papper, ”Paraburkholderia madseniana sp. nov., en fenolsyranedbrytande bakterie isolerad från sur skogsjord”, publicerad 6 februari i International Journal of Systematic och Evolutionär mikrobiologi.
De nya bakterierna, madseniana, är uppkallad för att hedra den sena Gene Madsen, mikrobiologprofessorn som startade forskningen. Han dog 2017, innan han kunde bekräfta upptäckten.
Alla växter och djur, inklusive människor, är värd för en samling vänliga bakterier som hjälper oss att smälta mat och bekämpa infektion. De bakterier som lever i jord hjälper inte bara växter att växa, hantera stress och bekämpa skadedjur, de är också viktiga för att förstå klimatförändringarna.
De nyupptäckta bakterierna tillhör släktet Paraburkholderia, som är kända för sin förmåga att bryta ner aromatiska föreningar och, i vissa arter, förmågan att bilda rotknölar som fixar atmosfäriskt kväve. Artnamnet madseniana återspeglar arvet från Madsens arbete inom miljömikrobiologi.
Madsens forskning fokuserade på biologisk nedbrytning — mikrobernas roll för att bryta ned föroreningar i förorenade jordar — med ett särskilt fokus på organiska föroreningar som kallas polycykliska aromatiska kolväten (PAH). Hans arbete var banbrytande med att tillhandahålla naturverktyg för att hantera farligt avfall i områden där förorenade jordar inte lätt kan grävas upp och avlägsnas.
”Gene var en ödmjuk man och en stor vetenskapsman. Jag är så glad över att se hans arv leva vidare på det här sättet, säger Esther Angert, professor och ordförande för institutionen för mikrobiologi. ”Det är så passande att en bakterie med dessa egenskaper skulle döpas efter denna märkliga miljömikrobiolog. Jag tror att Gene måste le.”
Arbetet inleddes i en Cornell experimentskog på Turkey Hill, ett naturområde som förvaltas av Cornell Botanic Gardens. Madsen isolerade de nya bakterierna från skogsmarken; Buckleys team tog projektet till slut.
Det första steget var sekvensering av bakteriens ribosomala RNA-gener, vilket gav genetiska bevis för att madseniana var en unik art. I studien av de nya bakterierna märkte forskarna att madseniana är särskilt skickliga på att bryta ner aromatiska kolväten, som utgör lignin, en viktig komponent i växtbiomassa och markorganiskt material. Aromatiska kolväten finns också i giftiga PAH-föroreningar.
Detta innebär att de nyligen identifierade bakterierna kan vara en kandidat för forskning om biologisk nedbrytning och en viktig aktör i jordens kolcykel.
Buckleys labb fokuserade på bakteriens roll i kolcykeln — den naturliga cykling av kol genom jorden och atmosfären, som forskare säger har kastats ur whack av överskott mänskliga koldioxidutsläpp.
”Vi vet anmärkningsvärt lite om hur jord bakterier fungerar,” Buckley sagt. — Jordar bearbetar varje år cirka sju gånger mer kol än alla mänskliga utsläpp från bilar, kraftverk och värmeenheter, över hela världen, bara i sitt naturliga arbete med att sönderdela växtmaterial. Eftersom det är en så stor mängd kol som går genom jorden kan små förändringar i hur vi hanterar jorden påverka klimatförändringen.”
När det gäller madseniana vill Buckleys labb lära sig mer om det symbiotiska förhållandet mellan bakterier och skogsträd. Inledande forskning tyder på att träden matar kol till bakterierna, och i sin tur att bakterierna försämrar markens organiska material, vilket frigör näringsämnen som kväve och fosfor för träden.
Att förstå hur bakterier bryter ner kol i jorden kan vara nyckeln till markens hållbarhet och förmågan att förutsäga framtiden för det globala klimatet.
