Экспедиции к Срединно-Атлантическому хребту и на Таманский полуостров (Краснодарский край) увенчались для микробиологов ФИЦ Биотехнологии РАН открытием двух видов микроорганизмов-экстремофилов, способных к сульфатному дыханию. Первый относится к древним археям и живет в морском глубоководном гидротермальном источнике, второй обитает в наземном грязевом вулкане и предпочитает щелочную среду. Описание новых видов авторы представили в журналах Frontiers in Microbiology и Antonie van Leeuwenhoek.

Без серы невозможна жизнь в ее современном виде. Этот элемент входит в состав аминокислот, витаминов, ферментов; именно он обеспечивает трехмерную белковую структуру. Важную роль в круговороте серы в природе играют микроорганизмы, способные к диссимиляционному восстановлению сульфата, или, проще, сульфатному дыханию. Его суть заключается в переносе электронов с молекул водорода или органики (доноры) на атом серы в составе сульфата (акцептор). Процесс происходит в отсутствие кислорода, что объясняет условия существования таких микроорганизмов: экстремофильных сульфатредукторов можно встретить, например, в морских глубинах, горячих источниках и содовых озерах.

«Гипертермофильные археи долгое время являются предметом многих фундаментальных и биотехнологических исследований. Их известно гораздо меньше, чем бактерий, поэтому каждый новый вид сразу же привлекает внимание ученых разных направлений. Количество видов сульфатвосстанавливающих архей и вовсе исчисляется единицами, в морских экосистемах доподлинно известны только археи рода Archaeoglobus. Мы выделили нового представителя этого рода из морской гидротермы, расположенной на глубине 3625 метров», — рассказывает Галина Слободкина, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник ФИЦ Биотехнологии РАН.

Отбор проб проводился французскими коллегами при помощи управляемого подводного аппарата. Новый микроорганизм авторы назвали Archaeoglobus neptunius — отсылка к морскому богу Нептуну, а также к аббревиатуре их международного проекта. Эта архея оптимально развивается при температуре 80°С и может расти как за счет органических субстратов, так и без них, литоавтотрофно, используя углекислый газ в качестве источника углерода и водород как донор электронов.

Второй экстремофильный микроорганизм относится к бактериям. Новый изолят получил имя Pseudodesulfovibrio alkaliphilus — видовое название обусловлено его «любовью» к обитанию в щелочных условиях.

«Относительно недавно описанный род Pseudodesulfovibrio после неоднократных пересмотров систематики включал в себя десять видов. Их обнаруживали в водных средах, но не в наземных объектах — мы первые выделили такую бактерию из грязевого вулкана Гнилая гора на Таманском полуострове», — рассказывает Анастасия Фролова, младший научный сотрудник ФИЦ Биотехнологии РАН.

Исследователи культивировали новый вид и всесторонне описали его. Он оказался во многом физиологически и генетически схож с другим микроорганизмом из этой группы, но все же обладает рядом особенностей. Главная отличительная черта — алкалифильность: все другие представители рода живут только в нейтральных средах, а Pseudodesulfovibrio alkaliphilus может расти при pH 10,5 и не развивается при pH ниже 7,0.

«Грязевые вулканы — очень интересные природные объекты. Их изучение связано со многими фундаментальными и прикладными вопросами, такими как глобальная эмиссия метана, нефтедобыча, оценка сейсмической обстановки. О микроорганизмах этих местообитаний известно достаточно мало. Глубоководные экстремофилы за счет устойчивости к высоким температурам могут стать, например, источником новых ценных ферментов. Всестороннее изучение подобных экосистем необходимо, поскольку мы можем обнаружить организмы и метаболические пути, не только меняющие наши представления об экологических и эволюционных процессах, но и способные привести к развитию новых промышленных технологий», — рассказывает Александр Игоревич Слободкин, доктор биологических наук, заведующий лабораторией разнообразия и экологии экстремофильных микроорганизмов ФИЦ Биотехнологии РАН.