随着全球变暖，科学家一直担心有害的温室气体会从北极融化的多年冻土中逃逸出来。其中的泥炭地中蕴含的碳占全球土壤碳含量的50%，其解冻后，当中的微生物将成为释放温室气体的“主力军”。虽然许多微生物都处于冻结和不甚活跃的状态，但随着泥炭地解冻，这些微生物将“苏醒”并开始分解其中的碳。这一过程也被称为微生物的呼吸作用，气候模型就是根据这一过程来预测泥炭地中的二氧化碳和甲烷释放量。
近期的评估显示，到2100年，这些多年冻土释放的二氧化碳和甲烷将累积达到一个大型工业国家的排放量。不过，据美国科罗拉多州立大学（Colorado State University）牵头的研究团队发表于《自然·微生物学》（Nature Microbiology）的新研究，这一估计仍然过于保守。目前已有的气候模型认为，北极泥炭地中的微生物群落只会分解一些类型的碳，而不是所有的碳。
在新研究中，研究人员提供了关于这些微生物苏醒后如何活动的新见解，并表示它们或能够分解多酚类化合物。此前人们曾认为，这类化合物在这样的条件下无法被分解。在人类肠道中，微生物无需氧气，就能分解这类化合物——因此我们可以从富含多酚的食物（比如巧克力和红酒）中获取抗氧化物。
科罗拉多州立大学的博士后研究员、论文第一作者布里奇特·麦吉温（Bridget McGivern）好奇的是，同样的过程为何在土壤中会表现不同，尤其是在多年冻土和氧气含量极低的水涝地中。麦吉温说：“我在攻读博士期间一个很大的动力是，解释为何人肠道中的微生物能分解多酚，但土壤中的微生物却不行？但实际上，在土壤研究领域，还没有人研究过这个问题。
”麦吉温和同事在实验室环境中成功证实了土壤中确实会存在这样的代谢过程，并于2021年发表了一项概念验证研究。随后，他们便开始了野外测试，研究瑞典北部一个研究站点提供的岩心样本。在从岩心样本中寻找降解多酚的证据之前，麦吉温先创建了一个和多酚代谢相关的基因序列数据库。通过查阅数千份科学文献，她整理了目前在牛和人类的肠道，以及一些土壤中发现的相关酶基因，并构建了数据库。
随后，麦吉温比较了岩心样本中微生物表达的基因和数据库中的结果。果不其然，她说，岩心样本中存在多酚的代谢。麦吉温说：“我们发现在岩心样本中表达的基因涉及58条不同的多酚分解途径。因此，我们认为其中的微生物不仅有能力分解多酚，它们还能在野外环境中表达基因来分解多酚。”她接着表示，我们通常会认为多年冻土中的微生物仅偏好于某一类碳，这些有机物类似于它们的甜甜圈、披萨和薯片，而对另一些有机物不感兴趣。
但新研究表明，确实存在能够分解多酚类化合物的微生物，因此这些物质不会继续留在多年冻土中，而是会被分解掉。这些新发现还有另外的意义。早前有科学家提出，往北极消融中的多年冻土中添加多酚类化合物等物质，可能会中断微生物的分解过程，从而让大量可能释放的碳被有效固定在土壤中。这一概念被称作酶锁理论（enzyme latch theory）。
论文的通讯作者、科罗拉多州立大学农业科学学院的副教授凯莉·赖顿（Kelly Wrighton）表示，如今看来这项做法不再可行，“此前我们认为多酚类化合物不仅不会被微生物分解，同时会像毒药一样让微生物重新进入休眠状态。”土壤中的微生物组十分复杂，常常被视为一个黑箱。赖顿希望这些关于多年冻土中多酚作用的新见解，可以改变这样的看法。她表示，“我希望能够破解这些黑箱假设。
因为当我们不了解一个系统的基本结构和运行机制时，无法设计出解决方案。”麦吉温表示，他们还需要进行更加充分的研究工作。目前，他们仍然不清楚这个代谢过程的速率和可能的限制因素，而这两者对最终量化多年冻土释放的额外温室气体量至关重要。赖顿说，“这项研究的核心是提供更清晰的预测和理解，以便建立一个框架以及进行实际性的工作。目前我们面临的气候危机迫在眉睫。或许解决危机的唯一途径是全面理解其中的内部规律。”