科學家們可以通過一種叫做定量穩定性同位素探針技術(qSIP)的工具來獲取有關土壤微生物的寶貴數據。這種工具揭示了群落中細菌的身份，以及它們是否在使用營養物質或正在生長。在一項新的qSIP研究中，科學家們發現，在許多土壤環境中，只有少數類型的細菌使用了一半以上的可用碳。儘管是數千種物種的家園，但只有三到六組細菌對幾個被測試的土壤中發生的大部分碳使用負責。
土壤中的碳含量是地球上所有植被的兩倍。為了了解未來的氣候動態，科學家必須預測微生物活動如何在土壤中儲存碳或將其作為二氧化碳釋放。通過了解社區中哪些細菌負責重要的生態系統功能，如碳循環，科學家可以將未來的研究集中在這些關鍵的細菌群體上。這項研究也有助於拓展更廣泛的微生物學領域。
北亞利桑那大學和美國太平洋西北國家實驗室的研究人員分析了土壤樣本，跟蹤18O標記的水中的氧氣，以觀察哪些物種將其納入它們的DNA。這種吸收代表着生長，可以用來模擬細菌如何有效地消耗土壤中的碳。
當模型包括了細菌的細節（具體而言，分類學特異性、基因組大小和生長），它比只看每個細菌群的丰度的模型更準確地預測了測量的二氧化碳。
研究人員觀察到，只有幾個屬產生了土壤中釋放的大部分二氧化碳。這些細菌包括Bradyrhizobium, Acidobacteria RB41, 和Streptomyces。這些細菌比數量較少的物種更善於利用現有的土壤碳以及添加到土壤中的營養物質。當碳和氮被添加到土壤中時，主要的細菌物種鞏固了它們對養分的控制，吞噬了更多的養分，並且相對於土壤中的其他分類群生長得更快。
該研究確定了數千種獨特的生物和數百個不同的屬，但只有六組細菌佔了碳使用量的50%以上。活動的集中度在養分增加的土壤中甚至更加明顯，在那裡，只有三組細菌負責超過一半的碳使用。
這項研究為管理土壤肥力和在地球系統和氣候模型中更好地代表關鍵的細菌過程提供了見解。