Специалисты НИЦ «Курчатовский институт» в составе экспедиционной группы впервые провели исследование экстремофильных микроорганизмов из горячих источников Чукотки. Пробы были взяты из трех термальных зон полуострова - Мечигмен, Сенявин и Чаплино. Ученые выяснили, как в зависимости от температуры и состава воды меняется микромир горячих источников этого арктического региона и какие механизмы микробы используют для получения энергии. Результаты этого исследования опубликованы в журнале Microorganisms.
Чукотка
«На нашей планете есть регионы, где существование жизни кажется невозможным по самым разным причинам: из-за сильнейшей жары, лютого холода, высокого давления, отсутствия питательных веществ, высокой концентрации кислот и щелочей. Однако есть множество живых существ, которые прекрасно себя чувствуют в подобных условиях. Такие организмы называют экстремофильными», — пояснил заместитель руководителя Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий НИЦ «Курчатовский институт» Максим Владимирович Патрушев. Ученый отметил, что изучение микроорганизмов, адаптированных к суровым условиям обитания, способствует открытию перспективных для биотехнологии ферментов.
Подробно изучив микромир горячих источников Чукотки, ученые выяснили, что в зависимости от температуры и химического состава воды там доминируют либо бактерии рода Chloroflexus, либо рода Aquificae. В термальных «оазисах» этого арктического региона, расположенного в зоне сплошной вечной мерзлоты, температура варьируется от 54 до 94 °C. Зеленые бактерии рода Chloroflexus предпочитают умеренный интервал от 54 до 75 °C, а Aquificae комфортно чувствуют себя в воде от 75 °C.
Специалисты изучили особенности метаболизма этих микроорганизмов и установили, за счет чего они поддерживают свой энергетический баланс. Как выяснилось, бактерии рода Chloroflexus, которые обычно используют в качестве «топлива» органические вещества, в условиях арктического региона ведут себя иначе. Оказалось, что они совмещают процессы получения энергии: днем задействуют источник света без присутствия кислорода, а ночью используют химическую реакцию с участием кислорода. На Чукотке Chloroflexus имеют преимущества, поскольку входящий в их состав бактериохлорофилл поглощает свет в длинноволновом диапазоне, что очень актуально в полярных условиях. Это позволяет им жить за счет фотосинтеза, несмотря на низкую инсоляцию.
Изучение геномов экстремофилов и особенностей их метаболизма важно как для фундаментальной науки, так и для развития промышленной биотехнологии. Эти данные помогают ученым лучше понимать механизмы приспособления микроорганизмов к суровым условиям обитания. Такие исследования служат фундаментом для выявления новых промышленно значимых ферментов.
В работе приняли участие специалисты НИЦ «Курчатовский институт», института микробиологии им. Виноградского, МГУ им. Ломоносова и Геологического института РАН.
Информация и фото предоставлены пресс-служба НИЦ «Курчатовский институт»
