Микробиологи ТГУ первыми в мире выделили из глубинных подземных вод бактерию Desulforudis audaxviator. В переводе с латыни ее название означает «смелый путешественник». Более 10 лет за этой бактерией «охотились» ученые разных стран. Повышенный интерес исследователей обусловлен тем, что микроорганизм получает энергию в условиях полного отсутствия света и кислорода. Теоретически такой способ делает возможной жизнь в космосе, например, на Марсе. Результаты исследований, поддержанных РНФ, опубликованы в высокорейтинговом журнале ISME издательской группы Nature.
Desulforudis audaxviator
© Wikimedia Commons
– О существовании бактерии Desulforudis audaxviator, живущей глубоко под землей, стало известно более 10 лет назад, – рассказывает заведующая кафедрой физиологии растений и биотехнологий БИ ТГУ Ольга Карначук. – Ее генетический след нашли американские ученые. Они обнаружили ДНК микроорганизма в шахтных водах золоторудного месторождения, находящегося в Южной Африке. Отбор проб производился на глубине от 1,5 до 3 километров, где нет ни света, ни кислорода. Еще не так давно считалось, что жизнь в этих условиях невозможна, поскольку без света нет фотосинтеза, лежащего в основе всех пищевых цепочек. Но оказалось, что данное предположение ошибочно.
Одним из ярких подтверждений этого являются «черные курильщики», найденные на дне океана. Правда, в отличие от них Desulforudis audaxviator обитает под землей в полном одиночестве – кроме ее ДНК чужих следов в пробах не найдено. После публикации статьи американских исследователей в журнале Science ученые разных стран начали «охоту» на бактерию.
Ее ДНК обнаружили в пробах воды в Финляндии и в США, но «поймать» саму бактерию никому не удавалось. Одно из предположений, объясняющих это, заключалось в том, что бактерия делится раз в тысячу лет. Однако российские ученые – микробиологи ТГУ смогли выделить Desulforudis audaxviator. Ее нашли в подземных водах термального источника, расположенного в Верхнекетском районе Томской области. В поисках «странника» ученым помог наработанный ранее большой практический опыт по выделению сложных сульфатредуцирующих бактерий.
Сульфатредуцирующие бактерии – одни из самых древних микроорганизмов на планете. Эту разнородную группу прокариотов отличает способность получать энергию при отсутствии кислорода за счет потребления сульфатов и окисления водорода или простых органических соединений. Среди сульфатредуцирующих бактерий есть термофильные микроорганизмы, способные жить и размножаться при температуре от +50°С до +93°С.
– Исследования проведены совместно с нашими давними партнерами – специалистами ФИЦ «Биотехнология» РАН, которые имеют большой опыт по секвенированию ДНК, – говорит Ольга Карначук. – Группа московских специалистов под руководством профессора Николая Равина посмотрела образцы, которые мы отобрали из поисковых нефтяных скважин на севере региона. В пробах, взятых в Белом Яре, была найдена ДНК «бактерии-странника».
Спустя некоторое время после этого ученым ТГУ удалось выделить бактерию и получить новые данные о ней. Во-первых, стало известно, что бактерия делится не раз в тысячу лет, а раз в 28 часов, то есть практически ежедневно.
Во-вторых, выяснилось, что Desulforudis audaxviator практически всеядна: в лаборатории микробиологов она «ела» сахар, спирт и многое другое. Однако, лучше всего, по словам исследователей, бактерия чувствует себя на «диете», то есть, привычно питаясь водородом, от которого получает больше всего энергии. Помимо этого оказалось, что кислород, поначалу считавшийся губительным для подземного микроба, его не убивает.
В-третьих, ученые выявили у «смелого путешественника» структуры, которые, видимо, и помогают ему странствовать по всему миру, – мельчайшие пузырьки – газовые вакуоли, похожие на плавательный пузырь рыб. Однако пути передвижения бактерии пока неизвестны. Подземные водоемы, в которых были найдены ДНК микроорганизма, геологически никогда не соприкасались. Пока гипотеза ученых заключается в том, что бактерия путешествует по воздуху, попадая с больших глубин в поверхностные открытые водоемы, и переносится с мелкими частицами аэрозоля.
И, наконец, еще один удивительный факт – геном бактерии, найденной в Сибири, практически идентичен ДНК «путешественника» из Южной Африки.
– Так не должно быть, это загадка, которую мы пока не смоли разгадать, – добавляет Ольга Викторовна. – Дело в том, что мутации присутствуют всегда. Даже когда одну и ту же бактерию культивируют в лаборатории, со временем появляются отличия в ДНК. В данном случае их нет. Почему – непонятно. Ответ на этот вопрос связан с какими-то фундаментальными основами существования живых клеток, которые пока не изучены, поэтому объяснение этого генетического сходства – дело будущего, то, над чем ученым еще предстоит работать.
Латинское название бактерии Desulforudis audaxviator происходит от цитаты из романа Жюля Верна «Путешествие к центру Земли». Его герой, профессор Лидденброк, показывает латинскую надпись следующего содержания: «Descende, audax viator, et terrestre centrum attinges» («Спустись, смелый путешественник, и достигни центра Земли»).
Статья опубликована в журнале ISME
Источник: www.tsu.ru
