Новый геном раскрывает, как арктические микробы выживают в холодных экстремальных местообитаниях

Ученые Бристольского университета выяснили, как крошечный арктический микроб, играющий ключевую роль в формировании поверхности ледников, выживает в таких экстремальных условиях.

Впервые исследователи из Бристольского центра гляциологии секвенировали геном Phormidesmis priestleyi, который относится к цианобактериям — древней группе фотосинтезирующих микроорганизмов, способных преобразовывать энергию солнечного света в сахара, используя углекислый газ и воду.

Их исследование было опубликовано на этой неделе в журнале открытого доступа BMC Genomics.

Недавние исследования показали, что холодные экстремальные местообитания изобилуют микробной жизнью. В Арктике, Антарктике и высокогорных районах, где растения не могут выжить, цианобактерии служат основными первичными продуцентами и представляют собой основу микробной пищевой цепи.

На ледяном щите Гренландии Phormidesmis priestleyi помогает формировать криоконитовые ямы — темные, заполненные пылью лужи на поверхности ледника. Криоконитовые ямы могут покрывать обширные площади льда, что делает эти микробы важными экосистемными инженерами на ледниках и ледяных щитах. Объяснение того, как эти организмы способны выживать в этих условиях, является ключом к пониманию экологии полярных регионов.

Ведущий автор Натан Крисмас, аспирант Бристольского центра гляциологии, сказал: «Многие холодоадаптированные организмы, или психрофилы, имеют отчетливые сигнатуры в своих геномах, связанные с тем, как они адаптированы к выживанию на холоде. Изолировав и секвенировав геном Phormidesmis priestleyi, мы могли искать отличительные сигнатуры на уровне генома. Мы обнаружили, что его геном похож на геномы родственных организмов из гораздо более теплых сред. Этот новый геном предполагает, что Phormidesmis priestleyi в основном выживает в холодных условиях, производя специальное защитное покрытие из сахаров».

Доктор Патрисия Санчес-Баракальдо, научный сотрудник Королевского общества в Школе географических наук, сказала: «Я рада, что моя лаборатория смогла секвенировать первый геном ключевой цианобактерии в Арктике. Наша работа показывает, что, обернув себя защитным слоем, состоящим из сложного расположения сахаров, этот микроб использует этот липкий слой для защиты своих клеток от замерзания, позволяя им пережить арктическую зиму.

Интересно, что другие виды цианобактерий используют аналогичные стратегии для выживания в других экстремальных местообитаниях. Такие стратегии позволили цианобактериям колонизировать одни из самых негостеприимных мест на нашей планете».