Микробы могут жить в самых суровых в нашем понимании местах. Так, черная высокотемпературная грязь из термального источника возле вулкана Тингиририка (Чили) оказалась местом обитания редкого и необычного представителя любящих высокие температуры архей — Infirmifilum lucidum. Генетический анализ также помог доказать, что другой вид архей, выделенный из горячего источника Камчатки (Россия), который был раньше описан как Thermofilum uzonense, на самом деле оказался ближайшим родственником обнаруженного организма, а потому тоже должен относиться к роду Infirmifilum. Статья микробиологов ФИЦ Биотехнологии РАН с предложением выделить семейство, к которому относятся оба организма, в отдельный порядок Thermofilales опубликована в журнале Systematic and Applied Microbiology.
Клетки новой археи / нового микроорганизма.
Световой микроскоп с увеличением х1000.
Окраска акридином оранжевым
Микроорганизмы, живущие в экстремальных условиях (в первую очередь при высокой температуре), изучают не только ради расширения картины мира и уточнения связей на древе жизни. Нередко открытия в этой области находят полезные применения в молекулярной биологии, а потом и в медицине. К примеру, у термофильной бактерии Thermus aquaticus ученые обнаружили термостабильную Taq-полимеразу, которая позволила проводить множество циклов ПЦР при более высокой температуре без постоянного внесения новой порции фермента. Кренархеи имеют преимущественно форму палочек и относятся к археям — одноклеточным организмам, которые, как и бактерии, не имеют ядра, но отличаются некоторыми особенностями строения и работы клеток. Внутри группы кренархей в единственном классе, Thermoprotei, выделяют пять порядков, в том числе Thermoproteales, в который входит семейство Thermofilaceae. Корень «термо» в названиях появился неслучайно. Многие представители класса обитают в недружелюбной в нашем понимании среде: в воде горячих источников, близ «черных курильщиков», в вулканических котлах и почве вулканических полей. Не стали исключением археи из семейства Thermofilaceae, к которым относится новый открытый учеными вид Infirmifilum lucidum.
«Мы получили образцы черной грязи с остатками листьев из региона Termas del Flaco, расположенного неподалеку от города Сан-Фернандо, Чили. Воспроизвести условия для роста экстремофильных микроорганизмов в лаборатории достаточно сложно, но нам это удалось. На седьмой день после посева мы увидели два типа клеток — маленькие шаровидные кокки из рода Thermosphaera, которые лучше размножались при большой концентрации полисахаридов - ксилана и ксилоглюкана, и удлиненные палочки, которым для роста требовался другой полимер - лихенан. Но попытки вырастить археи палочковидной формы в чистой культуре провалились, потому что палочки оказались зависимыми от кокков. Поэтому мы решили попробовать вырастить их в питательной среде в присутствии среды после культивирования кокков Thermosphaera, надеясь на то, что последние выделяют в среду какие-то неизвестные нам, но необходимые для палочек факторы роста», — поделился Илья Кубланов, один из авторов статьи и заведующий лабораторией метаболизма экстремофильных прокариот Института микробиологии им. С.Н. Виноградского ФИЦ Биотехнологии РАН.
Новый штамм, названный 3507LTT, предпочитает температуры 73-93 ˚C, но комфортнее всего чувствует себя при 85 ˚C в слабокислой среде с pH 6. Он относится к облигатным анаэробам, то есть может расти только в бескислородных условиях. Архея 3507LTT питается, перерабатывая углеводы таким же образом, как и остальные представители семейства Thermofilaceae. Он напоминает их по строению и, как и они, зависит от неизвестных веществ, выделяемых другими археями.
Для филогенетического анализа — выявления эволюции данного микроорганизма путем сравнения последовательностей генов и белков с его родственниками — ученые проанализировали последовательности генов 16S рРНК, а также последовательности консервативных белков нового штамма и других архей. На всех филогенетических деревьях он оказался ближе всех к штамму 1807-2T, который раньше относили к роду Thermofilum. Оказалось, что эти два штамма очень похожи друг на друга и сильно обособлены от других групп того же семейства. Поэтому новый штамм получил название Infirmifilum lucidum, а 1807-2T, который ученые решили объединить с ним в один род, был переименован в Infirmifilum uzonense.
«Мы обнаружили различия между семейством Thermofilaceae и другими представителями порядка Thermoproteales, – рассказывает Ксения Заюлина, ведущий автор статьи и младший научный сотрудник лаборатории метаболизма экстремофильных прокариот ФИЦ Биотехнологии РАН. – У архей этого семейства оказалось намного меньше генов, связанных с получением и превращением энергии, транспортом и метаболизмом липидов, аминокислот и коэнзимов. При этом у них был богатый набор генов, необходимых для питания углеводами, что и объясняет их умение так хорошо разлагать сахара. Учитывая результаты генетического анализа, особенности строения и любопытный эволюционный путь этой группы, мы предложили перенести семейство Thermofilaceae внутри класса Thermoprotei в отдельный порядок, Thermofilales».
Исследование выполнено в соавторстве с сотрудниками РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина и факультета химии и биологии Университета Сантьяго де Чили.
Информация и фото предоставлены пресс-службой ФИЦ Биотехнологии РАН
