Mullas elavad mikroskoopilised seened on taimede kasvamiseks hädavajalikud, ent neil tuleb ellujäämise nimel pidevalt bakteritega võidelda. Selle mullas käiva sõja avastas Euroopa Molekulaarbioloogia Labori ja Tartu Ülikooli juhitud rahvusvaheline töörühm.

Need teadlased on esimesed, kes on uurinud mullas leiduvaid baktereid ja seeni üle maailma. Uute teadmiste abil saab ennustada kliimamuutuse mõju mullale ja kasutada paremini mulla looduslikke komponente põllumajanduses.

See on tähtis, sest kliimamuutused ja tehisväetiste suuremahuline kasutamine on mulla mikrobioomi suurel määral vaesestanud. Mulla mikrobioom on mullas olevate mikroorganismide, nagu bakterite, mikroseente, ainuraksete ja teiste mikroskoobita nähtamatu organismide ökosüsteem. Selle süsteemi elurikkuse vähenemine on muutnud põllukultuuride kasvatamine järjest raskemaks.

Parem arusaamine mullas olevate seente ja bakterite vastastikmõjust võib aidata mullaväetiste kasutamist põllumajanduses vähendada. Tänu sellele jäävad kasulikud mikroorganismid oma looduslikus keskkonnas tõenäolisemalt ellu.

Ühtlasi selgus uuringust, et toitainete pärast pidevas olelusvõitluses olevad seened ja bakterid toodavad paremate elutingimuste nimel mitmesuguseid antibiootikume.

Uuringu tulemused avaldati eile õhtul ajakirjas Nature. Uuringu põhiautorid on Mohamad Bahram Tartu Ülikoolist ja Falk Hildebrand Euroopa Molekulaarbioloogia Laborist (EMBL).

Suuremahuline uuring

Selliste tulemusteni jõudsid teadlased, kui olid käed mullaseks teinud ja analüüsinud 58 000 mullaproovi, mis oli kogutud viie aasta jooksul 1450-st hoolikalt valitud kohast üle maailma. Igast kohast võeti 40 proovi. Kõik proovivõtukohad pidid olema inimtegevusest, sh põllumajandusest, puutumata.

1450 proovivõtukohast valiti omakorda põhjalikumaks analüüsimiseks 189, mis esindavad maailma mandrite kõige tähtsamaid bioome troopilisest metsast kuni tundrani.

189 proovivõtukoha jaotus viiel mandril. Autor: Siiri Jüris

Kõigist kogutud proovidest ja analüüsidest kujunes 14,2-terabaidiline andmebaas. Nii suure andmehulga mahutamiseks läheks tarvis õige mitut rüperaali: näiteks 256-gigabaidilisi Mac Book Pro sülearvuteid kuluks 57, aga 128-gigabaidilisi Mac Book Air'e koguni 113.

Mikroorganismide üleilmne sõda

Niisiis on muld on täis elu, mis on ülitähtis toitaineringluseks ja süsinikuvaru säilitamiseks.

Mullastiku paremaks mõistmiseks tehtud ülemaailmne uuring näitas, et miljonitest mullast leitud geenidest olid ainult pool protsenti sellised, mis on meile tuttavad ka soolestikust või ookeani mikrobioomidest.

"Tundmatute geenide kogus on rabav," ütleb EMBL-i rühmajuht ja artikli kaasautor Peer Bork, "kuid need, mida me tõlgendada oskame, viitavad selgelt bakterite ja seente vahelisele globaalsele sõjale mullastikus."

Üldiselt on nii, et kui mullas leidub rohkem seeni, on bakterite mitmekesisus väiksem.

Uurimisrühm leidis seose ka bakterite antibiootikumiresistentsete geenide arvu ja seente koguse vahel. Seos oli tugev eelkõige selliste seente puhul, mis võivad toota antibiootikume, näiteks penitsilliini.

"Selline seaduspärasus on seletatav asjaoluga, et sõjas bakterite vastu toodavad seened antibiootikume. Selle suudavad üle elada üksnes piisavalt tõhusate, antibiootikumide suhtes resistentsete geenidega bakterid," selgitas juhtivautor Hildebrand.

Seente ja bakterite võitlus mõjutab bakterikoosluste üldist mitmekesisust ning määrab nende antibiootikumiresistentsete geenide kogumi. Seda teadmist saab kasutada selleks, et ennustada, missuguste geenide levik toob kaasa resistentsuse antibiootikumidele erinevates ökosüsteemides ja mil viisil võib resistentsus jõuda inimese patogeenideni ehk haigustekitajateni. Nii võib ennustada ja leida ka piirkondi, kus on looduslikke antibiootikumitootjaid rohkem kui mujal.

Meditsiinitööstusel võib sellest palju kasu olla, sest bakterite vastupanuvõime kiire arenemine on muutnud tõhusate antibiootikumide leidmise ühe raskemaks.

Seente ja bakterite vastasseis reguleerib nende tasakaalu mullas ning selle tulemusel toodetakse mulda mitmesuguseid antibiootikume. Autor: Siiri Jüris

Piirkondlikud erinevused

Töörühm tuvastas bakterite ja seente levikus ka piirkondlikke erinevusi.

Baktereid leidub kõikjal, kuid nende geneetiline mitmekesisus on suurim just mõõduka kliimaga parasvöötmes, kus asub ka Eesti.

Bakterite suhtelise arvukuse määravad eelkõige keskkonnategurid, näiteks temperatuur: tihti eelistavad need palavaid ja niiskeid asukohti.

Seened on seevastu tavaliselt rohkem levinud külmemas ja kuivemas kliimas, näiteks tundras. Samuti on seente levik geograafiliselt rohkem piiratud ja nende populatsioonid on mandritel erinevad.

See näitab, et bakterite ja seente suhteline panus toitaineringlusse varieerub piirkonniti ning globaalne kliimamuutus võib nende koosseisule ja talitusele mõjuda erinevalt.

Inimtegevuse mõju

Teadlased võrdlesid puutumata kohtadest kogutud andmeid inimtegevusest mõjutatud paikade (nt põllumaad, muruplatsid) andmetega. Nii leidsid nad, et bakterite, seente ja antibiootikumide suhe on neis täiesti erinev.

Loodusliku tasakaalu niisugune muutus on meie planeedil arvatavasti tekkinud pikema aja vältel. Teadlaste sõnul näitab see inimtegevuse mõju mulla mikrobioomile, kuid selle muutuse tagajärjed on endiselt teadmata.