В статье ученые Курчатовского геномного центра изучали экстемофилов из горячих источников Чукотки. Чукотка - арктический регион, расположенный в зоне сплошной вечной мерзлоты, на территории которого расположено множество термальных источников. В своей работе исследователи впервые изучили микробные сообщества биопленок и донных отложений горячих источников Чукотки с температурами 54–94 ° C и проанализированы с помощью NGS-секвенирования ампликонов гена 16S рРНК, которое используется для определения видового разнообразия микроорганизмов.
Более 50 проб донных отложений, микробных матов, нитевидных биопленок, минералов и воды были взяты из трех термальных зон, расположенных на Чукотском полуострове: Мечигмен, Сенявин и Чаплино. Анализ водно-химического состава выявил высокое содержание различных микроорганизмов и щелочных металлов, которые присутствовали в высоких концентрациях по сравнению с окружающими водами.
Полученные геномные данные микроорганизмов из проб позволили выяснить несколько уникальных особенностей, которые зависят в том числе от географического положения и химического состава воды и отложений:
⁃ в фотосинтетических микробных сообществах источника с температурой 54–75 °C преобладают зеленые бактерии рода Chloroflexus, которые обычно образуют микробные маты с цианобактериями, где Chloroflexus являются гетеротрофами, то есть используют для жизни органические вещества, однако в этих условиях такого не наблюдалось. Оказалось, что эти гетеротрофные бактерии совмещают процессы получения энергии: днем они синтезируют энергию с источником света без присутствия кислорода, а ночью получают энергию из химических реакций с использованием кислорода. Также было обнаружено, что гетеротрофия у бактерий сменяется автотрофией, то есть, данные бактерии способны синтезировать органические вещества из неорганических. В сочетании с низкой освещенностью среды обитания, сдвига светового спектра в течение полярного дня и довольно высокой температуры воды в источнике данные свойства позволили Chloroflexi вытеснить цианобактерии и играть роль продуцентов в этих сообществах.
⁃ бактерии рода Aquificae были наиболее многочисленными при более высоких температурах в богатых железом и нитчатых стримерных отложениях (до 92 %). Традиционно эти бактерии используют соединения H2S и H2 для добывания электронов, однако, в таких источниках данные соединения почти отсутствуют. Это дает возможность предположить, что преобладание бактерий Aquificae может быть связано с их способностью окислять двухвалентное железо из отложений в источнике.
Исследования метаболизма экстремофилов различных соединений помогают ученым лучше понимать механизмы приспособления микроорганизмов к экстремальным условиям, их экологические функции, а также на основе исследований выявлять новые белки-кандидаты с уникальными свойствами для промышленности.