Steven Allison: Earth's original inhabitants -- and their role in combating climate change | TED

Transcriber:

Переводчик: Yulia Kallistratova Редактор: Anna Kotova

Microbes are everywhere.

Микробы есть везде.

They live in the air, the ocean,

Они живут в воздухе, в океане,

the soil and on our bodies, lots of them.

в почве и внутри нас — и немало.

But before you reach for the hand sanitizer,

Но прежде чем хвататься за антисептик,

take a look at these beautiful bacterial mats

взгляните на эти великолепные бактериальные разводы

in Yellowstone's Grand Prismatic Spring.

в Большом призматическом источнике парка Йеллоустоун.

They’re absolutely amazing

Они удивительны,

because they’ve somehow figured out how to grow happily

ведь они приспособились к счастливому существованию

at near boiling temperatures.

при температуре, близкой к кипению.

Ever since life on Earth began, probably in a place like this,

С момента зарождения жизни на Земле — возможно, как раз в одном из таких мест —

microbes have kept planetary chemical cycles in balance.

микробы поддерживают равновесие в химических циклах планеты.

Today, humans are altering that balance and changing the climate

Сегодня люди нарушают этот баланс и ускоряют изменение климата,

by emitting greenhouse gases into the atmosphere.

выбрасывая в атмосферу парниковые газы.

But microbes might be able to help us with our climate problem.

И микробы могут помочь нам в решении климатических проблем.

After all, microbes are Earth's original and most adaptable inhabitants.

Ведь именно они — самые первые и самые приспосабливаемые обитатели Земли.

Now, I know that not everyone is so enamored with microbes.

Я хорошо понимаю, что микробы по душе далеко не каждому.

My biology students tell me that they usually think of "pathogen"

Мои студенты-биологи признаются, что слово «микроб»

when they hear the word "microbe"

ассоциируется у них со словом «патоген»,

and I know we're in the middle of a global viral pandemic.

и я в курсе, что мы находимся в центре глобальной вирусной пандемии.

But you should keep in mind that far less than one percent of microbial diversity

Но не следует забывать, что для людей патогенным является лишь один процент

is actually pathogenic to humans.

всего микробного разнообразия.

In fact, most of the microbes we encounter are beneficial.

В самом деле, большинство известных нам микробов полезны.

There are trillions of bacteria, fungi and viruses

Внутри нас и на нашей коже живут триллионы бактерий,

living in and on us right now,

грибков и вирусов.

more of them than human cells in the body.

Их куда больше, чем клеток в нашем организме.

They help us digest our food, protect us from disease

Они помогают нам переваривать пищу, защищают от болезней,

and maybe even choose our mates.

и даже не исключено, что они подбирают нам партнёров.

Microbiologists call this assemblage of tiny interlopers the human microbiome.

Микробиологи называют это скопление маленьких вторженцев микробиомом человека.

We now know that there are microbiomes in basically every environment.

Сейчас нам известно, что микробиомы существуют почти во всех средах.

In the same way that they help our human bodies stay healthy,

Точно так же, как микробы поддерживают наше здоровье,

microbiomes in water, soil and air are critical for planetary health.

они незаменимы для здоровья планеты в воде, почве и воздухе.

For example, cyanobacteria in the ocean carry out photosynthesis

Например, цианобактерии в океане отвечают за фотосинтез

and provide a large fraction of the planet's breathable oxygen.

и обеспечивают большую часть кислорода на планете.

Even though they're tiny,

Хотя они совсем малы,

their green color can be seen from outer space with satellites.

их зелёный цвет виден даже из космоса.

They may be harder to see,

Хотя микробиомы в почве увидеть сложнее,

but microbiomes in the soil are just as important

они важны не меньше,

as the human or ocean microbiome.

чем микробиом человека или океана.

I think about soil as a skin for the planet

Для меня почва — это кожа планеты,

that provides nutrients to sustain crops and other plants.

которая питает наши посевы и другие растения.

As an ecologist and climate scientist,

Как эколог и климатолог

I've been studying the microbes that live in soil for 20 years now.

я занимаюсь изучением живущих в почве микробов вот уже 20 лет.

Just like we've seen with the human microbiome,

И подобно микробиому человека,

cutting-edge techniques in molecular biology,

благодаря передовым методам молекулярной биологии,

especially DNA sequencing,

особенно секвенирования ДНК,

show that soil microbiomes are extremely diverse

мы видим, что гены и жизненные циклы почвенных микробиомов

in their genes and life cycles.

чрезвычайно разнообразны.

Scientists are starting to figure out how we can harness

Учёные ищут способы задействовать

the diversity of these often invisible organisms

разнообразие этих зачастую невидимых организмов

to solve global problems like climate change and food insecurity.

при решении таких проблем, как изменение климата и нехватка продовольствия.

Take agricultural crops, for example.

Взять, к примеру, сельскохозяйственные посевы.

With climate change causing more frequent heat waves and droughts,

Всё учащающиеся периоды зноя и засух

crop plants may become stressed,

пагубно влияют на их рост,

reducing yields and threatening food security.

сокращая урожаи и угрожая продовольственной стабильности.

But microbes can help.

Но микробиомы способны помочь.

There are symbiotic fungi called mycorrhiza

Существуют симбиотичные грибы, называемые микоризы

that grow out from plant roots and into the soil

и прорастающие из корней растений в почву,

where they collect water and nutrients.

где они впитывают влагу и питательные вещества.

Then the plant and its symbiotic fungus make a trade.

Затем растение и его симбиотичный гриб заключают сделку:

The fungus sends water and nutrients into the plant roots

гриб отправляет воду и питательные вещества корням,

and the plant pays back the fungus with sugars from photosynthesis.

а растение снабжает гриб сахаром, полученным в результате фотосинтеза.

To reduce stress on plants from climate change,

Чтобы уберечь посевы от стресса из-за меняющегося климата,

farmers can inoculate the soil with these beneficial fungi.

фермеры могут ввести эти полезные грибы в почву.

Land managers are also starting to use the same approach

Такой подход уже применяют специалисты по землеустройству,

to help native plants recolonize degraded soil

помогая местным видам растений утвердиться в деградированной почве

during habitat restoration.

при восстановлении сред обитания.

So the next time you support an environmental cause,

Так что в следующий раз, когда захотите помочь экологии —

maybe through a nonprofit donation or volunteer work,

финансово или как волонтёр,—

remember, soil microbes need conservation too.

помните: микробы почвы тоже нуждаются в поддержке.

The planet also relies on soil microbiomes for other essential services.

Микробиомы почвы необходимы планете и по другим важным причинам.

Have you ever thought about what happens to living things

Задумывались ли вы, что происходит с живыми организмами,

like these leaves, mosses and mushrooms when they die?

такими как листья, мхи и грибы, после того, как они умирают?

I'm not talking about an existential crisis.

Речь, конечно же, не об экзистенциальном кризисе.

I'm talking about microbial decomposition.

Я говорю о разложении органических веществ микроорганизмами.

Think about it like a type of biological recycling

Это что-то вроде биологической переработки,

practiced by very diligent microbes.

осуществляемой очень добросовестными микробами.

They take dead bodies and turn them into useful nutrients.

Они превращают отмершие ткани в полезные питательные вещества.

Without this essential service,

Без этой незаменимой услуги

life on Earth would grind to a halt

жизнь на Земле попросту встала бы:

because dead stuff would pile up,

ничто бы ни перегнивало, а скапливалось,

depriving the next generation of life forms of the raw materials

лишая последующие поколения форм жизни ресурсов,

needed for growth.

необходимых для роста.

Hundreds of researchers funded by the US Department of Energy

Сотни исследователей в США, финансируемых Министерством энергетики,

are even trying to figure out how to co-opt microbial decomposition

работают над тем, чтобы подключить микробное разложение

к производству биологически устойчивого топлива

to produce sustainable biofuels

from wood, grasses and other plant materials.

из дерева, травы и других растительных материалов.

Fuels derived from plants and microbes are part of the climate solution

Топливо из растений и микробов — часть решения проблем с климатом,

because they don't rely on fossil carbon sources

потому что не зависит от ископаемых ресурсов,

like coal and oil.

таких как уголь и нефть.

At the same time, ecologists like me are very concerned

С другой стороны, экологи вроде меня обеспокоены тем,

about how climate change might affect microbial recycling in the environment.

как изменение климата повлияет на микробную переработку в природе.

A warming climate might speed up the process

Более тёплый климат может ускорить этот процесс

and release more greenhouse gases into the atmosphere.

и наполнить атмосферу ещё бóльшим количеством парниковых газов.

A drier climate might slow down the microbes

Более сухой климат может, наоборот, замедлить микробов,

and leave plants starved for essential nutrients.

в результате чего растения лишатся необходимых питательных веществ.

Fortunately, there is reason for hope.

К счастью, надежда есть.

Microbes are super adaptable because they can evolve very quickly.

Микробы очень легко приспосабливаются, потому что быстро эволюционируют.

For example, you may have heard of pathogenic bacteria like staph

Например, вы наверняка слышали о патогенных бактериях стафилококка,

evolving antibiotic resistance.

выработавших сопротивление к антибиотикам.

Of course, that's bad for us.

Безусловно, для нас это плохо.

But the same evolutionary process

Но тот же эволюционный процесс

could also help microbes adapt to climate change, which is good.

может помочь микробам приспособиться к климатическим изменениям.

И это прекрасно!

After all, microbes evolved long ago

В конце концов, микробы же давно приспособились

to survive extreme conditions like the hot springs of Yellowstone.

к выживанию в экстремальных условиях вроде горячих источников Йеллоустоуна.

Just like our human cells, each microbial cell contains a genome.

Каждая клетка микроба, как и человека, содержит геном.

And just like our genomes,

И подобно вашим геномам

microbial genomes contain genes or DNA sequences

геном микроба содержит цепочки ДНК

with instructions for growth and survival.

с инструкциями для роста и выживания.

My colleagues and I have identified genes

Мы с коллегами идентифицировали гены,

that allow bacteria and fungi to survive drought

позволяющие бактериям и грибам переживать засуху

and decompose dead plant material.

и перерабатывать остатки мёртвых растений.

We're currently doing experiments to see how fast these genes evolve

Сейчас мы проводим опыты, чтобы узнать, насколько быстро развиваются эти гены

and what kinds of genetic changes

и какие генетические изменения

make bacteria and fungi more resistant to drought.

повышают сопротивляемость бактерий и грибов к засухе.

Some of our prior research shows that microbes have the potential

Наши недавние исследования выявили у микробов способность

to deal with climate change.

адаптироваться к изменениям климата.

Microbiomes and the services they provide could cope not just by evolving,

Микробиомы и их функции могут сохраняться не только за счёт эволюционных адаптаций,

but also by shifting around the dominant species of microbes.

но и путём перескакивания между доминантными видами микробов.

Microbiomes are so diverse

Микробы настолько разнообразны,

that even if some of the species die out with climate change,

что даже если какие-то виды исчезнут в результате перемены климата,

others might survive and take their place, allowing nature's recycling to continue.

другие могут выжить и занять их место в цикле природной переработки.

To test this idea, my colleagues and I designed special cages

Для проверки этой гипотезы мы с коллегами построили специальные клетки

to contain microbiomes

и поместили туда микробов

from different habitats in Southern California.

из различных сред обитания в Южной Калифорнии.

We sampled microbiomes from places

Мы взяли микробов из непохожих мест,

ranging from forested mountaintops

таких как высокогорные леса

to hot deserts.

и жаркие пустыни.

Each cage contained a microbiome from one of these places

В каждой клетке содержится микробиом из одной среды обитания

along with sterilized dead grass for the microbes to use as a food source.

вместе со стерилизованной сухой травой в качестве источника питания.

We then put the cages back into the different habitats

Эти клетки мы расставили в других средах обитания,

so that the microbiomes experienced pretty dramatic changes in climate.

поместив микробов в совершенно чуждые для них климатические условия.

We expected that the microbes from the cooler places

Мы полагали, что микробы, привыкшие к прохладе,

would die out when we moved them to the warm places like the hot desert,

не выживут в таких местах, как жаркая пустыня,

and that they would lose their ability

и что они утратят способность

to consume and recycle the nutrients in the dead grass material.

потреблять и перерабатывать сухую траву в питательные вещества.

But when we looked at the results,

Однако результаты эксперимента

I was really shocked.

меня просто поразили!

The microbiomes were almost unfazed by this massive climate difference.

На микробах эта радикальная перемена климата практически никак не отразилась.

There were some changes in the dominant species,

В доминантных видах произошли некоторые изменения,

but mountaintop microbes decomposed dead grass just as well

но микробы с горных вершин перерабатывали сухую траву так же хорошо,

as desert microbiomes in the hot, dry climate.

как и местные микробы, привыкшие к жаркому сухому климату.

This result tells us the microbiomes have the ability to evolve

Это говорит о том, что микробиомы могут приспосабливаться и меняться

and shift to deal with really dramatic climate changes.

для выживания в условиях радикального изменения климата.

Another way that soil microbiomes can be part of the climate change solution

Другим способом приобщения микробиомов к решениям климатических проблем

is by building healthy soil.

может стать создание здоровой почвы.

Many soil bacteria and fungi ooze out sticky chemicals

Многие бактерии и грибы выделяют липкие химикаты,

to glue themselves onto soil surfaces.

прикрепляющие их к поверхности земли.

The glue and the microbes

Эта липкая субстанция и микробы

form these biofilms that hold soil particles together.

образуют биоплёнку, удерживающую частицы почвы вместе.

This helps the soil resist erosion

Это спасает почву от эрозии

and hold more water that's available for plants.

и запасает больше воды, чем необходимо растениям.

Microbes and their biofilms also play a big role in soil carbon sequestration.

Микробы и их биоплёнки также играют огромную роль в связывании углерода.

Many forms of carbon from plants, like sugars, don't last long in the soil

Многие виды растительного углерода, например сахар, не задерживаются в земле,

because they're food for many organisms, including the microbes.

так как служат пищей многим организмам, в том числе микробам.

But microbodies and biofilms are made up of complex chemicals.

Но сами микробы и биоплёнки состоят из сложных химических соединений.

For example, many microbes build cell walls for protection,

Например, у клеток многих микробов имеются защитные стенки,

so the wall material has to be resistant to biochemical attack.

предохраняющие клетки от биохимических атак извне.

When the microbes die, their corpses, especially those cell walls,

Когда микробы умирают, их тела, в особенности стенки клеток,

can stick around for a really long time, maybe even thousands of years.

могут сохраняться очень долгое время, чуть ли не тысячи лет.

In this way, soil acts a lot like a bank vault for carbon.

В этом смысле почва служит своего рода сейфом для углерода.

More carbon in the bank means healthier soil

Чем больше углерода в сейфе, тем здоровее почва

and less greenhouse gas buildup in the atmosphere.

и тем меньше скопление парниковых газов в атмосфере.

Microbes are sort of like the Federal Reserve.

Микробы — своего рода Федеральный резерв.

They can take cash off the street in the form of these plant sugars

Оттуда можно извлекать наличные с улицы в виде растительного сахара

and lock it away in a chemical vault for long-term storage.

и запирать его в химстойком сейфе на очень долгосрочное хранение.

With the science of climate change becoming more and more obvious every day,

Поскольку изменение климата с каждым днём становится всё более очевидным,

we need to figure out how to adapt, for sure.

нам необходимо понять, как к нему приспособиться.

Some scary outcomes, like emerging microbial diseases,

Разные страшные сценарии вроде возникновения микробных заболеваний,

are definitely something we need to plan for.

безусловно, одна из угроз, к которой нам нужно быть готовыми.

But microbes can be a part of the climate solution

Но микробов можно задействовать в решении проблем климата,

if we figure out how to leverage all that microbiome diversity.

если разобраться, как использовать разнообразие микробиомов.

To be honest, though, making sense out of complex microbiomes

Говоря по правде, понимание сложных микробиомов

is still a big scientific challenge.

пока остаётся неразрешённой научной проблемой.

Their complexity is both a blessing and a curse.

Их сложность является как подарком, так и проклятьем.

We're only beginning to understand

Мы только начинаем узнавать

all the strange and wonderful microbial lifestyles

странный и удивительный мир микробов,

that have been evolving since the origins of life on Earth.

которые развивались с момента зарождения жизни на Земле.

This digital artwork called "Microbes Reimagined"

Эта цифровая анимация, названная «Переосмысление микробов»,

does a great job of capturing that sense of mystery.

даёт наглядное представление об их загадочном характере.

But one thing we do know for sure is that microbes are not just pathogens.

Но одно мы знаем наверняка: микробы — далеко не только патогены.

Our lives literally depend on them.

На них держится буквально вся наша жизнь.

So next time you take a breath outside,

Так что в следующий раз, когда вдохнёте воздух,

imagine all those oxygen-spewing cyanobacteria

представьте себе цианобактерии, плавающие в океане

floating around in the ocean,

и вырабатывающие кислород.

and when the time comes

А когда придёт ваш черёд

and you draw in that last and final breath,

и вы испустите последний вздох,

take comfort in knowing that soil microbes will be there

пусть вас утешит мысль о том, что вы окажетесь среди микробов почвы,

to turn your body into useful nutrients.

которые превратят ваше тело в питательные вещества.

Even as we enjoy these benefits of microbiomes,

И всё же, несмотря на дары микробиомов,

climate change remains a potentially existential threat to our well-being.

изменение климата остаётся потенциальной угрозой нашему существованию.

But dangerous climate change is not inevitable, at least not yet.

Правда, до опасных изменений климата дело пока ещё не дошло.

With the right cutting-edge research,

С помощью последних достижений науки

diverse microbiomes could become a big part of the solution

различные микробиомы могут стать частью решения

to our climate problem.

наших проблем с климатом.

Thank you.

Спасибо.