Российские биологи обнаружили бактерий, дышащих кислородом под землей

Новые бактерии класса Limnochordia обнаружили, используя генетические методы, ученые Томского государственного университета. Ранее был известен только один представитель этого класса, которого нашли в озере японские ученые.

Микробиологи ТГУ выделили новые микроорганизмы из проб, взятых в глубинных скважинах минеральной воды в Чажемто и Белокурихе.

Эти бактерии уникальны тем, что могут дышать разными видами кислорода, в том числе «темным», а также использовать анаэробный тип получения энергии.

Заведующая кафедрой физиологии растений, биотехнологии и биоинформатики Биологического института ТГУ Ольга Карначук:

Особенность найденных бактерий — кислородное дыхание под землей на большой глубине. Раньше считалось, что на глубине двух-трех километров не может быть кислорода без фотосинтеза. Но около 10 лет назад был открыт «темный» кислород, который производится микроорганизмами без участия растений. Оказалось, что эти бактерии могут им дышать.

Ученые нашли два новых рода бактерий с помощью метагеномного анализа. Они исследовали геномную информацию, полученную из проб подземной воды в селе Чажемто Томской области.

Анализ показал, что в сообществе присутствует неизвестный микроорганизм с маркером кислородного дыхания. Находка, вероятно, относится к классу Limnochordia. Но доля этого микроба в сообществе была всего 0,37%.

После сборки генома мы поставили задачу выделить бактерии. Они начали расти на кислороде, — рассказала Ольга Карначук.

Оказалось, что эти бактерии могут «дышать» серой и перестраиваться на анаэробное дыхание, используя органические соединения других организмов для получения энергии.

Новое семейство бактерий назвали геохорды (от греч. гео — Земля). Они также могут питаться водородом и угарным газом из глубин Земли. То есть бактерии обладают большой вариативностью и могут подстраиваться под разную среду обитания. Такая «всеядность» помогает им существовать где угодно. „Молекулярные подписи“ геохорд находят в разных отходах сельского хозяйства и месторождениях, где горящий уголь образует угарный газ.

Ученые считают, что обнаруженные бактерии могут иметь значение для биотехнологии. На оболочке их клеток есть нити, которые могут передавать электроны и выполнять роль «нанопроводов». Это позволит использовать бактерии при создании микробных топливных элементов — альтернативного источника энергии. В таких элементах можно использовать компост и отходы для производства электричества и одновременно решать проблему утилизации мусора.

Ученые кафедры физиологии растений, биотехнологии и биоинформатики БИ ТГУ сделали ряд открытий, связанных с новыми микроорганизмами. Именно они обнаружили и вырастили в лаборатории бактерию, за которой давно охотились исследователи со всего мира.

Исследователи разных стран изучают микромир с помощью новых технологий, но на данный момент известна лишь малая часть микроорганизмов на планете — около 5%. Поэтому поиск и изучение новых микроорганизмов — одна из актуальных задач микробиологии.

В России эти исследования поддерживаются государством. Сотрудники кафедры физиологии растений, биотехнологии и биоинформатики БИ ТГУ реализуют проект по изучению экстремофильных бактерий при поддержке гранта РНФ.

Нам недостаточно просто прочитать геном бактерии, нужно выделить ее в чистую культуру, потому что функции многих белков неизвестны. Такие гены называют гипотетическими белками. Их сложно изучать методами биоинформатики. Чтобы получить максимум информации о микроорганизме, его нужно изучить напрямую. Тогда мы сможем понять функции белков и их пользу для человека.

Статья об открытии опубликована в журнале Frontiers in Microbiology.

30.10.2024