На Земле может быть триллион видов, из которых мы нашли только… 0,001%

Если верить одному из последних исследований, на нашей планете проживает около триллиона видов, а мы обнаружили всего одну тысячную процента к настоящему моменту. Эта оценка, основанная на универсальных законах масштабирования применительно к большим наборам данных, появилась на днях в журнале «Труды Национальной академии наук». Авторами работы стали Джей Леннон и Кеннет Лойси из Университета Индианы в Блумингтоне, штат Индиана.

Ученые объединили микробные, растительные и животные наборы данных из правительственных, академических и гражданских научных источников, создав самую большую подборку в своем роде. Все вместе, эти данные представляют более 5,6 миллиона микроскопических и немикроскопических видов из 35 000 мест по всем океанам и континентам мира, кроме Антарктиды.

Суровая задача для биологии

«Оценка числа видов на Земле — одна из самых суровых задач для биологии, — говорит Леннон. — Наше исследование сочетает в себе самые большие доступные наборы данных с экологическими моделями и новыми экологическими правилами того, как биоразнообразие относится к изобилию. Это дало нам новую и строгую оценку числа микробных видов на Земле».

Он также добавил, что «до недавнего времени у нас не хватало средств, чтобы по-настоящему оценить число видов микроорганизмов в естественной среде. Появление новой технологии генетического секвенирования обеспечивает нас большим пулом новой информации».

Эта работа финансируется Национальным научным фондом в рамках программы по сохранению биоразнообразия, с тем чтобы заполнить серьезные пробелы в нашем понимании биоразнообразия планеты.

«Это исследование предлагает широкий взгляд на разнообразие микробов на Земле, — говорит Саймон Малкомбер, директор программы по сохранению биоразнообразия. — Оно также показывает, что большую часть этого разнообразия еще предстоит открыть и описать».

Оценка числа видов микроорганизмов

Микробные виды — это формы жизни, которые слишком малы, чтобы их можно было разглядеть невооруженным глазом; сюда входят одноклеточные организмы вроде бактерий и архей, а также некоторые виды грибов.

Многие предыдущие попытки оценки числа видов на Земле игнорировали микроорганизмы либо опирались на старые базы данных, построенные на предвзятых методах или сомнительных экстраполяциях, говорит Леннон.

«Старые оценки были построены на попытках, которые кардинально недооценивали разнообразие микроорганизмов, — говорит он. — До появления генетического секвенирования ученые оценивали разнообразие на основе сотни индивидов, в то время как мы знаем, что грамм почвы содержит миллиарды организмов, а общее их число на Земле будет на 20 порядков выше».

Осознание того, что микроорганизмы серьезно недооценили, произвело фурор за последние несколько лет.

Новые попытки выборки

База данных исследования включает 20 376 попыток выборки бактерий, архей и микроскопических грибов, а также 14 862 попытки выборки у деревьев, птиц и млекопитающих.

«В рамках этих исследований было собрано колоссальное количество данных, — говорит Лойси. — Но очень немногие попытались собрать все эти данные воедино, чтобы проверить важные вопросы».

«Ученые подозревали, что некоторые аспекты биоразнообразия, вроде числа видов на Земле, будет масштабироваться с обилием отдельных организмов. Проанализировав массивное количество данных, мы увидели простые, но мощные тенденции того, как меняется биоразнообразие в зависимости от изобилия организмов».

Законы масштабирования

Ученые обнаружили, что обилие самых многочисленных видов масштабируется с общим числом индивидов на 30 порядков, что делает этот закон масштабирования самым большим в биологии.

Законы масштабирования известны тем, что точно предсказывают число видов для сообществ растений и животных. Например, число видов масштабируется в зависимости от типа местности. Но до недавних пор ученые и не подозревали, как сильно биоразнообразие масштабируется в зависимости от изобилия организмов. Оказалось, что эта взаимосвязь не только простая, но и мощная, поэтому оценки видов выросли до одного триллиона. Очевидно, определить каждый вид микробов на Земле будет невероятно сложно.

Из всех каталогизированных видов лишь 10 000 были выращены в лаборатории и меньше чем 100 000 имеют классифицированные генетические последовательности. Осталось найти в 100 000 раз больше микроорганизмов. Что еще раз поднимает вопрос: кто истинные хозяева планеты, мы или микробы?