Исследование выживаемости ацидобактерий в экстремальных почвенных условиях
Международная команда ученых под руководством Дагмар Вёбкен и Стефани А. Айхорст из Венского университета изучила, как широко распространенные в почвах ацидобактерии выживают в неблагоприятных условиях. Два недавних исследования в The ISME Journal и mSystems описывают эти стратегии выживания.
Условия в почвах непредсказуемы: питательные вещества и кислород часто бывают в дефиците длительное время. Ацидобактерии, обнаруживаемые в почвах по всему миру, успешно противостоят этим экстремальным условиям. Ученые предполагают, что они играют центральную роль в микробном сообществе и экологическом балансе почв.
«Дыхание» ацидобактерий при минимальном кислороде с неожиданными ферментами
В исследовании, опубликованном в mSystems, показано, что ацидобактерии удивительно эффективно извлекают энергию из кислорода. Эксперименты продемонстрировали, что эти почвенные бактерии могут использовать так называемые низкоаффинные терминальные оксидазы для «дыхания» при минимальных количествах O2.
«До сих пор предполагалось, что микроорганизмам нужны ферменты с высоким сродством к кислороду, чтобы дышать в средах с его низким содержанием. Наши эксперименты неожиданно показали, что они могут использовать для этого и низкоаффинные ферменты», — сообщает первый автор исследования Даниэла Троян. Эти выводы важны для понимания многих низкокислородных сред на Земле.
Потребление атмосферного водорода для выживания в условиях голода
В более раннем анализе, опубликованном в The ISME Journal, исследовалась способность ацидобактерий окислять дигидроген (H2) — атмосферный газ — при крайне низких концентрациях. Этот механизм может использоваться для генерации энергии, чтобы пережить периоды дефицита углерода (нехватки питательных веществ).
Оказалось, что представители Acidobacteria являются второй по распространенности группой микроорганизмов, обладающей этой способностью в различных почвах. «Наши данные подтверждают растущее количество свидетельств того, что следовые газы, такие как водород, используются в качестве источника энергии для персистенции бактерий», — резюмирует соавтор исследования Эндрю Гигер.
Комбинация методов для новых открытий
В обоих исследованиях команда использовала амбициозную комбинацию нескольких подходов для изучения сложной среды — почвы и ее представительных организмов. Это позволило получить более четкую картину гибкости и механизмов, которые почвенные микроорганизмы используют для выживания в стрессовых условиях.
«Используя всего один подход, наши выводы были бы иными. Именно комбинация этих подходов позволила нам выйти за рамки наших предположений», — говорит Стефани А. Айхорст.
«В частности, мы обнаружили, что ацидобактерии могут использовать низкоаффинные ферменты для дыхания при низком содержании кислорода, что было удивительно, поскольку отклоняется от того, что написано в учебниках», — отмечает Дагмар Вёбкен. Ученые выступают за сочетание молекулярного анализа с классической микробиологией для более глубокого понимания образа жизни почвенных бактерий и поддержания их биоразнообразия.