Микробиологи выделили из горячего источника Северной Осетии ранее неизвестную бактерию Tenuifilum osseticum. Эти микроорганизмы выглядят как тонкие палочки длиной 5–10 микрометров, растут при температурах от 30°C до 55°C и превращают простые сахара, полисахариды и белки в уксусную кислоту, водород и углекислый газ. Поскольку некоторые термофильные бактерии используются в биотехнологии для получения ферментов и полезных соединений, новый вид потенциально может оказаться ценным не только с фундаментальной, но и с практической точки зрения. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Systematic and Applied Microbiology.
Горячие источники — место обитания большого количества уникальных термофильных микроорганизмов, способных жить при высоких температурах — более 50°C. Такая способность объясняется тем, что их белки (в том числе ферменты) не теряют работоспособности при нагревании, в отличие от белков других организмов. Некоторых термофилов человек использует в биотехнологических целях. Так, например, из бактерии Thermus aquaticus, обнаруженной в термах Йеллоустонского национального парка, был выделен термоустойчивый фермент ДНК-полимераза Taq. Он широко используется в биологии и медицине для проведения ПЦР-анализов, с помощью которых, в частности, выявляют инфекции, такие как COVID-19. Однако в большинстве горячих источников микробные сообщества остаются не исследованными, что ограничивает круг потенциально полезных для биотехнологии термофильных микроорганизмов.
Ученым из Федерального исследовательского центра «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН (Москва) удалось выделить из гидротермального источника, расположенного на территории Северной Осетии, новый вид бактерий. Авторы назвали микроорганизм Tenuifilum osseticum. Он представляет собой неспоровую тонкую палочку толщиной 0,13–0,2 микрометра и длиной 5–10 микрометров.
В природе этот вид обитает в пресных термальных источниках при 55°C, но авторы экспериментально показали, что он может расти при температурах 30–55°C и солености до 4%. Кроме того, микроорганизму не нужен кислород — для получения энергии из органических веществ он вместо дыхания использует брожение. Так, Tenuifilum osseticum сбраживает простые сахара (глюкозу, мальтозу и другие), полисахариды (крахмал, ксилан, ламинарин) и белки (пептон, желатин, казеин). Бактерия превращает их в уксусную кислоту, водород и углекислый газ.
Исследователи также расшифровали последовательность генома Tenuifilum osseticum. Ученые нашли целый ряд генов, отвечающих за синтез вовлеченных в обмен веществ ферментов. Именно эти ферменты позволяют микроорганизму использовать в процессе жизнедеятельности простые и сложные сахара и белки. Авторы не обнаружили генов, отвечающих за формирование жгутиков, однако нашли гены скольжения. При этом классического скольжения у клеток не наблюдалось: лишь изредка в неблагоприятных условиях можно было заметить слабые подергивания.
Благодаря сотрудничеству с коллегами из Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина (Москва) ученые проанализировали жирные кислоты выделенной бактерии и показали, что они типичны для рода Tenuifilum.
«Новая бактерия имеет ряд общих черт с ранее описанным нами родственным видом — Tenuifilum thalassicum. Они обе термофильны, имеют форму тонких палочек, живут в бескислородных условиях, сбраживают простые сахара, полисахариды и белки. Но Tenuifilum osseticum растет при более узком диапазоне температур и более широком диапазоне солености. Последнее особенно удивительно, поскольку новый вид выделен из пресноводного источника, тогда как его родственник обитает в морских гидротермах. В дальнейшем мы планируем более подробно исследовать гидролитические ферменты выделенной бактерии, а также описать нового представителя данного рода, обитающего в горячем источнике Камчатки», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Ольга Подосокорская, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории метаболизма экстремофильных прокариот ФИЦ Биотехнологии РАН.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
