Александр Тихомиров (pamur777) wrote,
Александр Тихомиров
pamur777

Микробы из сибирского озера любят соль и производят метан

Когда мы говорим о том, что жизнь на земле вездесуща и может существовать даже в самых экстремальных обстоятельствах, то обычно имеем в виду бактерий и архей. Многие из них комфортно чувствуют себя в чрезвычайно соленой среде и называются галофилами; так, галоархеи живут в насыщенных солевых растворах, в которых доля солей составляют 36 объёмных процентов.



Разумеется, у них есть множество молекулярно-биохимических ухищрений, позволяющих выживать в столь необычной обстановке; впрочем, вряд ли тут можно говорить о выживании – для галоархей в таких условиях нет ничего необычного, более того, если их поместить в воду с низкой концентрацией солей, их клетки мгновенно распадутся на части.

С другой стороны, те же археи демонстрируют широкое разнообразие в смысле источников энергии и источников углерода для синтеза биологических макромолекул. Скажем, среди архей есть много метаногенных видов, которые получают энергию, восстанавливая соединения углерода с помощью водорода. (Напомним – клетки всех животных, птиц, насекомых, растений и т. д. получают энергию, окисляя углеродные соединения с помощью кислорода.)

Очень часто исходным сырьем служит углекислый газ, который археи превращают в воду и метан (почему и называются метаногенными). Некоторые из них используют не углекислый газ, а уксусную кислоту, некоторые – другие одноуглеродные соединения; химия реакции тогда получается иной, но, так или иначе, на выходе все равно получится метан, а выделившуюся энергию архея запасет для своих нужд. Кислород метаногены не любят, и потому для жизни выбирают места в глубине болот, на океанском дне рядом с гидротермальными источниками или в пищеварительном тракте жвачных копытных и человека.

Считается, что когда-то давно некоторые из метаногенных архей освоили соленые экологические ниши и дали начало галоархеям. Однако сейчас всего лишь некоторые из солелюбивых архей продуцируют метан, так что приходится допустить, что, если одни и произошли от других, то со временем галофилы освоили другие метаболические схем получения энергии. Тем не менее, сама эволюционная гипотеза получила недавно солидное подтверждение: Дмитрий Сорокин из Института микробиологии имени С. Н. Виноградского Российской академии наук (РАН) и Делфтского технического университета вместе с коллегами из США, Великобритании, Испании и Германии нашел в одном из сибирских соляных озер две разновидности метаногенных архей.

Все началось с того, что в осадке карбонатных солей из озера удалось обнаружить ДНК с генами, свойственными метаногенам, но при том эти гены были достаточно далеки от похожих генов в других микробах. Чтобы узнать, кому же они принадлежат, исследователи собрали из очень соленого и очень щелочного озера несколько штаммов архей и попытались вырастить их в лаборатории.

В итоге, как было сказано выше, удалось идентифицировать двух архей, которые хорошо себя чувствовали при температуре 50–55 °С, при рН около 10 (то есть в исключительно щелочной среде) и при очень высокой концентрации солей, кроме того, для полного комфорта им был нужен сульфид железа. Но метан они делали не из углекислого газа и не из уксусной кислоты, а из смеси муравьиной кислоты и метанола (или триметиламина вместо метанола), причем только комбинация двух веществ позволяла археям запускать метаногенный путь получения энергии. Такой способ энергетического метаболизма был открыт давно, но долгое время считался чем-то вроде эволюционного курьеза; теперь же можно сказать, что в действительности микроорганизмы используют его шире, чем мы думали.

Геномный анализ показал, что общим предком обеих новых архей были метаногены – иными словами, это не галофилы, которые научились метаногенному метаболизму; то есть, как было сказано выше, гипотезу о происхождении солелюбивых архей от метаногенных предков снова удалось доказать. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Microbiology.

Теперь Дмитрию Сорокину и его коллегам предстоит в деталях изучить тот биохимический механизм, который используют новооткрытые археи для добывания энергии из одноуглеродных органических соединений, и те гены, которые его регулируют. Также было бы интересно узнать, как эти археи существуют в экосистеме озера, как конкурируют – или сотрудничают – с другими местными микроорганизмами и т. д.

Отдельный интерес связан с вышеупомянутым сульфидом железа: археям он определенно нужен, но в их клетках его нет, внутрь они его не поглощают, то есть он нужен именно в окружающей среде, снаружи. Изучая таких микробов, мы не только больше понимаем о том, как шла эволюция на Земле, но делаем шаг к новым источникам энергии – ведь вполне можно представить, что такие метаногенные археи смогут обеспечить нас метаном, перерабатывая какие-нибудь синтетическую бесполезную органику.

Автор: Кирилл Стасевич
Tags: галофилы, микробы, наука, озеро, сибирь
Subscribe
promo pamur777 april 2, 2015 12:30 5
Buy for 30 tokens
Эй, ребзя! У меня тут ПРОМОБЛОК порожняком простаивает, не комильфо как-то. Где вы ещё купите промку у тысячника за такие смешные деньги? Налетай, пока предлагаю!))
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments