Новое определение микробиологии: открытие микроорганизма «3 в 1» переворачивает учебники

 Исследования экологически важных микроорганизмов показывают большее разнообразие, чем предполагалось ранее.

Микроорганизмы играют решающую роль в поддержании цикла серы, влияя на климатические процессы. Исследования обнаружили разнообразные и многофункциональные сульфатредуцирующие микроорганизмы, способные одновременно редуцировать сульфаты и дышать кислородом, что противоречит предыдущему научному консенсусу. (Фото: scitechdaily.com)

Команда исследователей доказала, что в природе существует невероятно высокое биоразнообразие экологически важных микроорганизмов. Это разнообразие как минимум в 4,5 раза больше, чем было известно ранее.

Скрытый мир микроорганизмов часто упускается из виду, хотя на многие климатические процессы влияют микроорганизмы, часто связанные с невероятным разнообразием видов внутри групп бактерий и архей («примитивных бактерий»). Например, сульфатредуцирующие микроорганизмы превращают треть органического углерода морских отложений в углекислый газ. При этом образуется токсичный сероводород. Положительным моментом является то, что микроорганизмы, окисляющие серу, быстро используют ее в качестве источника энергии и обезвреживают ее.

«Эти процессы также играют важную роль в озерах, болотах и ​​даже в кишечнике человека, поддерживая баланс между природой и здоровьем», — говорит профессор Майкл Пестер, заведующий отделом микроорганизмов в Институте Лейбница DSMZ и профессор Института. микробиологии Брауншвейгского технического университета. Исследование более детально изучило метаболизм одного из этих новых микроорганизмов и выявило ранее недостижимую многофункциональность.

Обнаружено чрезвычайно высокое видовое разнообразие сульфатредуцирующих микроорганизмов. Редукторы сульфатов теперь обнаружены в общей сложности в 27 типах бактерий и архей вместо шести известных ранее. 1 кредит

Критический баланс серного цикла

Цикл серы — один из важнейших и древнейших биогеохимических циклов на нашей планете. В то же время он тесно связан с циклами углерода и азота, что подчеркивает его важность. В основном это происходит за счет сульфатредуцирующих и сероокисляющих микроорганизмов. В глобальном масштабе сульфатредукторы преобразуют около трети органического углерода, ежегодно попадающего на морское дно. В свою очередь окислители серы потребляют около четверти кислорода в морских отложениях.

Когда эти экосистемы становятся несбалансированными, деятельность этих микроорганизмов может быстро привести к истощению кислорода и накоплению токсичного сероводорода. Это приводит к образованию «мертвых зон», в которых животные и растения больше не могут выжить. Это наносит не только экономический ущерб, например, рыболовству, но и социальный ущерб в результате разрушения важных местных рекреационных зон. Поэтому важно понять, какие микроорганизмы поддерживают баланс цикла серы и как они это делают.

Опубликованные результаты показывают, что видовое разнообразие сульфатредуцирующих микроорганизмов включает не менее 27 типов (штаммов). Ранее было известно только шесть типов. Для сравнения, в царстве животных в настоящее время известно 40 типов, причем позвоночные принадлежат только к одному типу — хордовые.

Недавно открытые многофункциональные виды бактерий

Исследователи смогли отнести один из этих новых «редукторов сульфатов» к малоизученному типу ацидобактерий и изучить его в биореакторе.

Используя передовые методы экологической микробиологии, они смогли показать, что эти бактерии могут получать энергию как за счет восстановления сульфатов, так и за счет дыхания кислородом. Эти два пути обычно исключают друг друга у всех известных микроорганизмов. В то же время исследователям удалось показать, что сульфатредуцирующие ацидобактерии могут расщеплять сложные растительные углеводы, такие как пектин – еще одно ранее неизвестное свойство «сульфатредукторов».

Таким образом, исследователи перевернули знания из учебников с ног на голову. Они показывают, что сложные растительные соединения могут разлагаться в условиях отсутствия кислорода не только за счет скоординированного взаимодействия различных микроорганизмов, как считалось ранее, но также и за счет одного вида бактерий с помощью короткого пути.

Еще одно новое открытие заключается в том, что эти бактерии могут использовать для этой цели как сульфат, так и кислород. Исследователи из DSMZ и Технического университета Брауншвейга в настоящее время изучают, как новые результаты влияют на взаимодействие циклов углерода и серы и как они связаны с процессами, важными для климата.

Источник