Российские ученые открыли новый вид экстремофильных бактерий
Новый вид экстремофильных бактерий, выдерживающих высокие концентрации тяжелых металлов и использующих в качестве источника роста углерод из C1-соединений, выделили из подземных вод в штольне Баксанской нейтринной обсерватории (БНО) Института ядерных исследований (ИЯИ) РАН российские ученые, сообщает 15 декабря пресс-служба Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ).
Открытие было сделано в результате двух экспедиций в Баксанскую нейтринную обсерваторию в Кабардино-Балкарии исследователей из Сектора молекулярной генетики клетки Лаборатории ядерных проблем им. В. П. Джелепова (СМГК ЛЯП) ОИЯИ и ИЯИ РАН.
Ученые предполагают, что этот вид бактерий можно будет использовать для очистки почв и сточных вод от тяжелых металлов, а также для производства биомассы на метаноле, являющемся дешевым источником углерода.
Пробы воды из неиспользуемой части штольни доставили в замороженном виде в ОИЯИ. Там часть воды, содержащей микроорганизмы, была подвергнута химическому анализу, а из другой части на твердой питательной среде были выращены колонии бактерий, которые использовались для дальнейшего анализа.
Исследователи выполнили для бактерии полногеномное секвенирование последовательности ДНК, провели биохимические и хемотаксономические тесты, оценили ее способность расти при высокой концентрации тяжелых металлов с использованием метанола как источника углерода.
Биоинформатик из СМГК ЛЯП ОИЯИ Кирилл Тарасов рассказал о сделанном открытии:
«Мы узнали о горячем источнике в БНО, когда исследовали в специальной низкофоновой лаборатории ИЯИ РАН влияние снижения естественного радиационного фона на модельные организмы, и задались вопросом, можно ли выделить из этой воды что-то новое, интересное?»
Исследование бактерии показало, что она относится к неизвестному ранее виду, который назвали Cytobacillus pseudoceanisediminis. Особенностью генома бактерии оказалось наличие большого количества генов, обеспечивающих ей металлорезистентность.
Бактерию помещали в среду, содержащую определенный процент тяжелых металлов — кадмия, цинка, свинца и меди, и определили их максимальные концентрации, при которых она оставалась жизнеспособной.
Эксперимент показал, что новая бактерия является одной из самых устойчивых к воздействию свинца микроорганизмов. Также в ее геноме были выявлены гены ферментов, обеспечивающих использование С1-соединений в метаболизме бактерии.
Оказалось, что эта бактерия обладает редкой особенностью — она использует два пути ассимиляции углерода из С1-соединений. Эту ее способность можно использовать для «более тонкой настройки» генноинженерными методами биохимических путей продуцента (организма, способного производить органические вещества из неорганических), созданного на основе этой бактерии.
Также исследование подтвердило способность бактерии расти при значительных концентрациях метанола.
В планах исследователей более детальное изучение возможности очистки воды и почв от тяжелых металлов с помощью уже выделенной бактерии.
«Это далеко не единственная бактерия, которая обитает в подземном источнике БНО ИЯИ РАН. Мы идентифицировали в пробах и другие интересные новые микроорганизмы, исследование метагенома которых позволит описать всё это экстремофильное сообщество», — рассказала руководитель СМГК ЛЯП кандидат биологических наук Елена Кравченко.
Экстремофилы — живые существа, в том числе и микроорганизмы, способные жить в экстремальных условиях окружающей среды. Они являются объектом изучения биологов, так как обладают уникальными системами адаптации к экстремальной среде обитания.
Исследуя такие системы, ученые хотят установить законы эволюции жизни на Земле. Однако, кроме чисто научного интереса, изучение экстремофилов может поспособствовать созданию для биотехнологического производства ферментов, которые могут работать в самых экстремальных условиях.
Результаты исследований ученые представили в статье «Cytobacillus pseudoceanisediminis sp. nov., Новая факультативная метилотрофная бактерия с высокой устойчивостью к тяжелым металлам, выделенная из глубокого подземного солевого источника», опубликованной в журнале Current Microbiology.
