Pienen pienet pedot maaperässä: mitä ne ovat ja mitä ne tekevät?

Open PDF in new window.

Stefan Geisen 1,2*

1Sukkulamatotieteen laboratorio, Wageningen yliopisto, Wageningen, Alankomaat2Maaekologian osasto, Alankomaiden ekologian laitos NIOO-KNAW, Wageningen, Alankomaat

Maaperässä asuu miljoonia lajeja. Suurin osa tästä monimuotoisuudesta on bakteereja ja sieniä, pikkuruisia eliöitä, jotka muodostavat maaperän mikrobiomin. Tämän mikrobiomin kokoa ja rakennetta hallitsee pääasiassa kaksi ryhmää petoja: protistit ja sukkulamadot. Protistit ovat pieniä yksisoluisia eliöitä, kun taas sukkulamadot ovat pieniä matoja ja maapallon suurilukuisin eläinryhmä. Yhteenlaskettuna protistit ja sukkulamadot painavat enemmän kuin kaikki muut eläimet maapallolla yhteensä! Protistit ja sukkulamadot pitävät mikrobiomin tasapainossa, mikä auttaa kasveja kasvamaan ja ylläpitää maaperän toimintoja. Ilman maaperän protisti ja sukkulamato petoja maaperän tarjoamat toiminnot ja palvelut muuttuisivat niin paljon, että se jopa vaikuttaisi maapallon ilmastoon. Joten, älkäämme unohtako näiden pienen pienien eliöiden tärkeyttä!

MAAPERÄN MONIMUOTOISUUS

Ehkä jo tiedät, että maaperä ei ole vain hiekasta, savesta ja hiesusta muodustuvaa tummaa likaa; maaperän monimuotoisuus on valtaisaa, tarkoittaen, että siellä asuu miljoonia eliöitä, erilaisia ja eri kokoisia. Maaperän monimuotoisuus ei ole ainoastaan suurempi kuin minkään muun maapallon ekosysteemin, vaan myös maaperän eliöiden yhteispaino (mukaan lukien kasvit, joiden juuret tekevät niistä puoliksi osaa maaperää) on paljon suurempi kuin kaikkien muiden eliöiden yhteispaino [1]. Maaperän eliöiden koko vaihtelee mikroskooppisen pienistä viruksista valtaviin sieniin, jotka voivat levittäytyä satoja metrejä - ja kaikkea siltä väliltä! Maaperän mikroskooppista elämää kutsutaan maaperän mikrobiomiksi, joka suurimmalta osin koostuu bakteereista ja sienistä. Ilman monimuotoista mikrobiomiaan, maaperä ei pystyisi kierrättämään ravinneaineita ja edistämään kasvien kasvua. Tämä artikkeli keskittyy kahteen maaperän eliöryhmään, joita harva tieteilijä tutkii: protistit ja sukkulamadot. Kun olet saanut tämän luettua, toivon että ymmärrät miksi näitä pieniä eliöitä kuuluisi tutkia enemmän!

PROTISTIT JA SUKKULAMADOT: PIENET PEDOT

Mikrobiomin pedot ovat eliöitä, jotka pyydystävät mikro-organismeja, kuten bakteereita ja sieniä [2]. Protistit ja sukkulamadot ovat yhtiä tärkeimpiä mikrobiomin petoja. Sukkulamadot ovat super-pieniä - ainakin 100 kertaa pienempiä kuin ihmisen hiuksen leveys - joten niitä ei voi nähdä paljaalla silmällä. Tutkijoille tunnetuin sukkulamato on suolinkainen, joka tunnetaan nimellä Caenorhabditis elegans ja jota käytetään usein tutkimuksissa. Monet tutkijat, lääkärit, maanviljelijät ja puutarhurit tuntevat sukkulamadot tuholaisina, koska jotkin lajit voivat vaikuttaa ihmisiin ja jotkin aiheuttavat kasvitauteja. Maaperässä sukkulamadot pyydystävät bakteereita, sieniä ja muita sukkulamatoja, ja voivat olla loisia ihmisille ja eläimille. Vaikka sukkulamadot näyttävät periaatteessa kaikki samalta, niitä on satoja tuhansia eri lajeja (Kuva 1A)1. Kahdeksan kymmenestä eläimestä maapallolla ovat sukkulamatoja. Toisin sanoen, jokaista ihmistä kohden on olemassa 60 biljoonaa sukkulamatoa [3]!

Nyt yritä kuvitella, että maaperässä on protisteja 1000 kertaa enemmän kuin sukkulamatoja! Protistit ovat mikro-organismeja, joita ei voida luokitella eläimiksi eikä kasveiksi. Protistit ovat eukaryootteja, mikä tarkoittaa että niillä on tuma, aivan kuten eläinten, sienien ja kasvien soluissa. Vaikka termi “protisti” saattaa olla sinulle uusi, olet todennäköisesti kuullut yleisistä protisteista: kaikki eukaryoottiset levät, jotka yhteyttävät järvissä ja merissä ovat protisteja. Protistit aiheuttavat joitakin sairauksia, kuten malariaa aiheuttava Plasmodium falciparum. Ameebat ja Paramecium ovat protisteja, ja monet muut! Todennäköisesti suurin osa maapallon eukaryoottisesta monimuotoisuudesta on protisteja, monien miljoonien lajineen. Mutta me tunnemme vähemmän kuin yhden sadasta protistilajista. Maaperässä protistit suorittavat monia toimintoja. Monet protistit syövät bakteereja, mutta moni myös syö sieniä ja jopa suurempia eläimiä. Jotkin protistit voivat olla kasvien ja eläinten loisia, ja jotkin elävät yhdessä sienien kanssa jäkälinä [4]. Protisteja on monen muotoisia ja jotkin voivat olla jopa kauniita (Kuva 1B)2.

Kuten leijonat tai muut suuret pedot, mikrobiomin pedot pyydystävät monia asioita joita ne vain saavat kiinni (Kuvat 1C, D). Näin nämä pienet pedot kontrolloivat mikrobien kasvua, muuttavat eliöiden olemassaoloa maaperän ekosysteemissä, ja auttavat maaperää toimittamaan sen tärkeimpiä tehtäviä. Mikrobiomin pedot yleensä pyydystävät vähemmän aktiivisia mikrobeja, täten pitäen koko mikrobiomin aktiivisempana - käyttäen samanlaista ruokkimisstrategiaa kuin leijonat, jotka pyydystävät vanhempia, hitaampia ja heikompia yksilöitä. Mikrobiomin saalistus johtaa myös ravinneaineiden vapautumiseen maaperään, joita muut mikrobit ja kasvit voivat ottaa auttaen näitä kasvamaan.

MITEN VOIMME TUTKIA MIKROBIOMIN PETOJA?

Koska sukkulamadot ja protistit ovat pieniä eikä niitä näe maaperässä, tutkijat kohtaavat ongelmia, koska he eivät voi suoraan tutkia niitä niiden luonnollisessa elinympäristössä. Yksi tapa tutkia näitä eliöitä on eristää ne maaperästä. Tämä on hiukan helpompaa sukkulamatojen kanssa, ja jopa sinä voit kokeilla tätä kotona käyttäen kahvinkeittimen suodatinpaperia tai silkkipaperia, vettä ja kulhoa (Kuva 2)3.

Protistien tutkimus on monimutkaisempaa. Koska suurin osa protisteista on vahvasti kiinnittynyt maaperän hiukkasiin, paras tapa ennen vanhaan oli yhdistää pieni määrä maata bakteerien kanssa eristääkseen bakteereja syövät protistit. Mutta vain muutamia protisteja voidaan kasvattaa tällä tavalla, joten moni protistilaji on yhä meille tuntematon. Tänä päivänä, monet tutkijat käyttävät molekyylisiä välineitä tunnistaakseen maaperän eliöitä. Kuten rikostutkijat, me voimme käyttää eristettyä DNA:ta maaperästä tunnistaaksemme näitä pieniä eliöitä. Koska jokaisella eliöillä on omalaatuinen DNA järjestys, voimme käyttää DNA sekvensointi teknologiaa eritelläksemme yksittäisiä lajeja. Tämä voi kertoa meille mitä maaperän eliöitä on näytteessä, vaikka emme näkisi niitä tai pystyisi kasvattamaan niitä laboratoriossa (Kuva 3).

Nämä eristys-, kasvatus- ja sekvensointimenetelmät näyttävät meille mitä lajeja näytteessä on, mutta ei mitä nämä lajit tekevät. On olemassa tapoja ymmärtää protistien ja sukkulamatojen toimintoja maaperässä, kuten yhdistämällä petoja eri saalismikro-organismien kanssa ja tutkimalla miten ne vuorovaikuttavat. Toiset tieteelliset menetelmät voivat paljastaa mitä eliöt syövät maaperässä jäljittämällä tiettyjä maaperän yhdisteitä käyttäen erityismenetelmiä [5].

MIKSI MEIDÄN KUULUISI VÄLITTÄÄ MIKROBIOMIN PEDOISTA?

Ilman mikrobiomin petoja, meidän maaperillä olisi suuri ongelma… ja ongelma maaperässä aiheuttaisi ongelmia meille! Lähes kaikki ravinneaineet jotka tulevat maaperään, bakteerit ja sienet syövät. Jos maaperän bakteereita ei hallittaisi, suurilukuisimmat söisivät kaikki ravinneaineet ja säilöisivät niitä pitkän aikaan. Mikrobit voivat elää maaperässä kuukausia ilman petoja, ja voivat jopa saavuttaa pitkä-aikaisen selviytymisjakson, jossa ne voivat elää vuosikymmeniä. Tämän seurauksena, ravintoketju katkeaisi eikä suuremmat eliöt selviytyisi. Kasvit ottaisivat myös vähemmän ravinneaineita maaperästä ja kasvaisi hitaammin, jos ollenkaan. Mikrobiomin pedot varmistavat ettei näin käy koskaan. Pyydystämällä mikrobeja ja vapauttamalla osan näistä ravinneaineista, mikrobiomin pedot varmistavat, että kasvit saavat ravinteita tarpeeksi. Mikrobiomin pedot voivat myös itse olla saaliita suuremmille eliöille. Joten, mikrobiomin pedot loppujen lopuksi pelastavat meidän ravintotarjonnan auttamalla maaperää suorittamaan sen elintärkeät toiminnot.

PÄÄTELMÄT

Protistit ja sukkulamadot ovat yksiä monimuotoisuudelta rikkaimpia ja suurilukuisimpia eliöitä maapallolla. Ne ovat molemmat tärkeitä mikrobiomin petoja ja varmistavat, että maaperä toimii niin kuin sen pitäisi. Yksinkertaistettuna, ilman mikrobiomin petoja, elämä sekä maaperässä että sen päällä olisi mahdotonta! Ne ovat erittäin tärkeitä kasvien kasvulle ja ne ovat myös osa muita mikrobisia prosesseja, jotka ilmenevät terveissä maaperissä. Lisäämällä tietoamme mikrobiomin protisteista ja sukkulamadoista, ymmärrämme myös paremmin miten maaperät toimivat. Jos osaisimme säätää mikrobiomin petojen lajeja ja lukumäärää maaperässä, pystyisimme pitämään maaperän mikrobiomin terveenä ja suojelemaan sen toimintoja. Mikrobiomin petojen elintärkeä rooli on osoitus siitä, että emme saisi unohtaa mitään eliöryhmää maapallolla, koska jopa pienimmillä eliöillä voi olla ainutlaatuinen toiminnallinen tärkeys, joka auttaa pitämään muut eliöt, mukaan lukien ihmiset, hengissä!

ALAVIITTEET

1 Yleiskatsaus sukkulamatojen monimuotoisuudesta (englanniksi): https://www.wur.nl/en/Research-Results/Chair-groups/Plant-Sciences/Laboratory-of-Nematology/Nematode-in-the-picture/Nematode-Pictures.htm.eläimet.

2 Yleiskatsaus protistien muodoista (englanniksi): http://www.penard.de/.

SANASTO

Monimuotoisuus

Lajien moninaisuus ekosysteemissä.

Maaperän mikrobiomi

Kaikki mikro-organismit, jotka elävät maaperässä.

Mikrobiomin pedot

Eliöt, jotka syövät bakteereja ja sieniä.

Mikro-organismit

Pienet eliöt, kuten bakteerit, sienet ja protistit.

Sukkulamadot

Pienet madot, jotka asuvat kaikissa elinymparistöissä ja isännän sisällä. Runsain eläinryhmä maapallolla.

Eukaryootit

Eliöt, joilla on tuma soluissa, jossa DNA on sijoittunut. Eukaryootteihin kuuluvat sienet, protistit, kasvit ja eläimet.

Protistit

Kaikki eukaryootit, paitsi sienet, eläimet ja kasvit, jotka suurimmalta osin ovat yksisoluisia.

DNA sekvensointi

Menetelmä, jolla voidaan määrittää eliöiden dna:n järjestys. Sen avulla voidaan tunnistaa eliöitä.

LÄHTEET

**TOIMITTAJA: **Rémy Beugnon, German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv), Germany

VIITTAUS: Geisen S (2021) Super-Small Predators in Soils: Who Are They and What Do They Do? Front. Young Minds 9:597620. doi: 10.3389/frym.2021.597620

**ETURISTIRIITA: **Kirjailija ilmoittaa, että tämä tutkimus on vapaa kaupallisesta tai taloudellisesta suhteesta, joka voitaisiin nähdä eturistiriitana.

**TEKIJÄNOIKEUDET: **© 2021 Geisen: Tämä on julkinen artikkeli, joka on jaettu Creative Commons Attribution Licence (CC BY) ehtojen alaisena. Sen käyttö, jakaminen ja uudelleen tuottaminen eri alustoilla on sallittua, sillä edellytyksellä että alkuperäinen kirjailija ja tekijänoikeuksien omistaja on mainittu ja alkuperäiseen artikkeliin on viitattu akateemiseen tapaan. Mikäli näitä ehtoja ei noudateta, artikkelin käyttö, jakaminen ja uudelleen tuottaminen ei ole sallittua.

NUORET ARVIOIJAT

AYA, Ikä: 10

Aya haluaa opiskella meribiologiaa. Hän haluaa erikoistua haihin ja rauskuihin. Hänen lempi-aineitaan koulussa ovat lukeminen, kirjoittaminen, matematiikka ja musiikki. Vapaa-ajallaan hän lukee kirjoja, kokeilee haastavia palapelejä, harjoittelee yleisurheilua ja maastojuoksua ja soittaa viulua.

KIRJAILIJAT

STEFAN GEISEN

Stefan on avustava professori Sukkulamatotieteen Laboratoriossa Wageningen yliopistossa, Alankomaissa. Hän yrittää ymmärtää maaperän eliöiden elämää. Tarkoittaen, hän haluaa tutkia mitä maaperässä asuu ja mitä nämä eliöt, ohjaamalla kasvien kasvua, tekevät ekosysteemille ja meille. Suurin osa hänen työstä keskittyy protisteihin ja sukkulamatoihin, pieniin eliöihin, jotka ovat tärkeimpiä mikrobien pyydystäjiä maaperässä. Hän on kolmen pojan isä, ja vapaa-ajallaan hän tapaa ystäviä ja urheilee. *stefan.geisen@wur.nl

KÄÄNTÄJÄ

KAISA ILMARI

Kaisaa on aina kiinnostanut luonto ja varsinkin eläimet. Nuorena hän halusi opiskella eläinlääkäriksi, mutta ekologian tutkimus vei hänet mennessaan ja nykyään hän työskentelee maaperätutkijana Skotlannissa, erikoistuen metsien maaperiin ja niiden kiehtovaan elämään.

RAHOITUS (KÄÄNNÖS)

Translating Soil Biodiversity’ tiimi kiittää ‘German Centre for integrative Biodiversity Research (iDiv) Halle-Jena-Leipzig ja ‘German Research Foundation (DFG FZT 118, 202548816)’ tuesta.

CITATION (TRANSLATION)

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC-BY 4.0). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.

Recommended citation format: Geisen S (2025) Super-Small Predators in Soils: Who Are They and What Do They Do? (Finnish translation: Kaisa Ilmari). Translating Soil Biodiversity & Front. Young Minds. Originally published in 2021, doi: 10.3389/frym.2021.597620

Figures

Kuva 1: Vaikutelma kuinka sukkulamadot (A) ja protistit (B) näyttävät mikroskoopin alla. Kuten leijonilla (C ), tunnetuilla savannin pedoilla, mikrobiomin pedoilla (D) on elintärkeä osa maanalaisissa ekosysteemeissä. Nämä protistit ja sukkulamadot Kuva 1: Vaikutelma kuinka sukkulamadot (A) ja protistit (B) näyttävät mikroskoopin alla. Kuten leijonilla (C ), tunnetuilla savannin pedoilla, mikrobiomin pedoilla (D) on elintärkeä osa maanalaisissa ekosysteemeissä. Nämä protistit ja sukkulamadot syövät bakteereja ja sieniä, muuttaen näiden maaperän eliöiden rakennetta ja aktiivisuutta, mikä auttaa pitämään maaperän terveenä. [kuvat: A: sukkulamadot (Anaplectus porosus ja Aphelenchoides) Hanny van Megeniltä; B: protistit (Hyalospehia papilio, Heliamoeba sp., ja Mayorella viridis) www.penard.de Eckhard Völckerin ja Steffen Claußin luvalla; C: leijona ja seepra https://purepng.com/ (CCO luvalla); D: Bakteerikuvitukset CCO luvalla Wikipediasta.

Kuva 2: Sukkulamatojen eristys kotona. Kuva 2: Sukkulamatojen eristys kotona. Aseta kourallinen maaperää kahden päällekkäisen kahvin suodatinpaperin sisälle, sulje ne pyykkipojilla kuten kuvassa, ja aseta suodatinpaperit vesikulhoon (veden kuuluisi peittää maaperän). Seuraavana päivänä poista suodatinpaperit, sekoita liuosta ja siirrä se ohueeseen lasiin. Odota tunti ja varovaisesti kaada suurin osa nesteestä pois, jättäen vain vähän lasin pohjalle. Voit nyt havaita sukkulamatoja jäljellä olevassa liuoksessa suurennuslasin tai mikroskoopin avulla.

Kuva 3: Mikrobiomin pedot piiloutuvat maaperässä erinomaisesti, mutta ne ovat myös liian pieniä nähtäväksi paljaalla silmällä. Kuva 3: Mikrobiomin pedot piiloutuvat maaperässä erinomaisesti, mutta ne ovat myös liian pieniä nähtäväksi paljaalla silmällä. Näitä eliöitä tutkitaan eristämällä ja sekvensoimalla DNA:ta maaperästä, jonka avulla voidaan tunnistaa kaikki näytteen protisti- ja sukkulamatolajit [kuva: www.bioanalysis-zone.com/ ja tekijänoikeusvapaa (CCO)].