Ученые ТГУ раскрыли секрет бактерии, которая не мутировала 300 миллионов лет
Бактерию, сохранившуюся в неизменном виде со времен суперконтинента Пангеи, нашли российские ученые. Спустя около 300 миллионов лет ее существования на Земле микробиологи Томского государственного университета с коллегами из ФИЦ «Биотехнологии» РАН впервые в мире детально описали эту долгожительницу. За способность выживать без кислорода, питаясь только водородом, ее прозвали «марсианской бактерией». Работа, о которой сообщили в Минобрнауки России, была опубликована на днях в свежем номере журнала Environmental Microbiology.
История бактерии-долгожительницы тянется с 2008 года, когда она была впервые найдена американскими учеными в шахтных водах золоторудного месторождения в Южной Африке. Они же дали ей и название — Desulforudis audaxviator, которое в переводе с латинского означает «смелый путешественник». Оно отсылает нас к роману Жюля Верна «Путешествие к центру Земли», где так называли смелого профессора, исследовавшего неизвестные подземные миры.
Правда, американцам не удалось в 2008-м осуществить стадию культивирования (воспроизведения) бактерии в лабораторных условиях, а потому гостье из далекого прошлого Земли, обитавшей на глубине 3 километров, был присвоен временный статус — Candidatus. То есть название ее звучало как Candidatus Desulforudis audaxviator до тех пор, пока ее не «легализовали» сотрудники кафедры физиологии растений, биотехнологии и биоинформатики Биологического института ТГУ.
— После того как американские коллеги нашли эту бактерию, микробиологи разных стран кинулись искать такую же в различных уголках мира, — поясняет «МК» заведующая кафедрой Ольга Карначук. — В итоге спустя 10(!) лет удача улыбнулась именно нашей группе.
— В 2019 году мы нашли ее в подземных водах термального источника, расположенного в Верхнекетском районе Томской области. Там пробурена глубинная скважина, из которой наполняются минеральной водой резервуары для небольшого спа-курорта, — вот из нее, непосредственно на выходе, мы и взяли образцы воды, а в ней оказалась Desulforudis audaxviator — бактерия, которой не нужны для существования ни кислород, ни свет. Этот экстремофил жил на большой глубине только за счет водорода и других минеральных соединений, происходящих из пород, вмещающих подземные термальные воды. Мы секвенировали гены-маркеры таксономического положения и обнаружили, что нам попалась та же самая бактерия, которую 10 лет назад нашли американцы в Южной Африке. Совместно с ФИЦ «Биотехнологии» РАН мы секвенировали ее геном, сравнили с южноафриканской бактерией и пришли к выводу: их геномы практически идентичны.
— Да, мы описали бактерию, культивировали ее и разослали культуры во Всероссийскую коллекцию микроорганизмов (ВКМ), а также Японскую коллекцию культур микроорганизмов. Это обязательное правило для описания новых таксонов микроорганизмов — нужно, чтобы культура бактерий поддерживалась как минимум двумя международными коллекциями. Наша находка свидетельствует о том, что есть исключения из общепринятого понимания эволюции организмов. Дарвиновская теория эволюции говорит о том, что со временем в организмах происходят изменения-мутации. Оставляет потомство организм, который за счет мутаций лучше приспосабливается к окружающей среде. Наша бактерия не изменялась в течение миллионов лет. Причина отсутствия мутаций в геноме остается загадкой, которую предстоит разгадать в будущем.
— Об этом нам «рассказало» сходство геномов двух бактерий, которые никак не могли пересечься в пространстве, о чем свидетельствуют геологические данные. Южноафриканская бактерия могла встретиться с сибирской только во времена, когда Южная Африка и Сибирь были одним континентом.
— Мы пока не знаем, «есть ли жизнь на Марсе» и кто там может жить. (Улыбается.) Теоретически если предположить, что под марсианским грунтом все-таки может существовать (или существовала в прошлом) жизнь, то она могла быть похожа на нашего «смелого путешественника». Ведь он получает энергию только за счет потребления сульфатов и окисления водорода, то есть в условиях, которые могут существовать на Красной планете.
— Конечно!
— По предположениям американских специалистов в области подземной биосферы, ей могло быть 1000 лет. Считали, что именно с такой периодичностью Desulforudis audaxviator воспроизводят сами себя в природе. Хотя в условиях нашей лаборатории они делают это гораздо чаще — фактически они делятся каждый день.
— Мы создали им в лаборатории более комфортные условия, «кормили» более вкусной и питательной пищей, к примеру, выяснилось, что она не прочь «перекусить» сахаром, «не отказывается» от спирта — в общем, от любой органики.
— Они использовали для этого мельчайшие пузырьки, которые микробиологи называют газовыми вакуолями; они напоминают плавательные пузыри рыб. Мы думаем, что так было в те времена, когда десульфорудис жил на поверхности земли. Но потом другие бактерии вытеснили его под землю, где нет возможности плавать, но поскольку эволюции этой бактерии не происходило, газовые вакуоли сохранились.
— Новый род мы назвали Desulfosceptrum tomskiensis в честь Томской области. Первая часть названия является производной от латинского слова sceptrum («скипетр») — за визуальное сходство с ним клеток бактерии. У его представителей из разных мест мы как раз нашли небольшие различия в геноме — вероятно, они произошли из-за того, что бактерии обитают на меньшей глубине, чем «марсианская бактерия», и туда уже проникает ионизирующее излучение, вызывающее мутации.
Свежие комментарии