Обнаружены новые группы бактерий, меняющие древо жизни
Учёные из Калифорнийского университета в Беркли идентифицировали более 35 новых групп бактерий, прояснив загадочную ветвь древа жизни, которая оставалась неясной из-за невозможности культивировать и изучать эти микробы в лаборатории.
Новые группы составляют более 15% всех известных групп или типов (phyla) бактерий и включают самые маленькие формы жизни на Земле — микробов размером всего 400 нанометров. Количество новых бактериальных типов равно всем известным типам животных на планете.
Учёные, которые недавно также идентифицировали девять новых групп микробов-архей, считают, что эти новые дополнения к жизни на Земле указывают на необходимость пересмотра принятого древа жизни, разделённого на три домена: эукариоты (включая животных и растения), бактерии и археи.
Новое излучение бактерий
Многие из вновь идентифицированных бактерий наблюдались ранее и предварительно классифицировались как «кандидатные типы» (candidate phyla), поскольку о них было известно лишь несколько последовательностей генов.
Команда решила прояснить классификацию, секвенировав геномы этих организмов. Они собрали образцы грунтовых вод с участка ремедиации в Рифле, Колорадо. Поскольку предполагалось, что многие необычные микробы малы, они проанализировали образцы, прошедшие через фильтры 0,2 микрона, которые задерживают большинство бактерий.
Коллеги из Объединённого института геномики Министерства энергетики США провели метагеномный анализ, отсеквенировав всю ДНК микробов в отфильтрованном образце. Команда собрала миллионы фрагментов ДНК в восемь полных бактериальных геномов из четырёх новых и одного ранее изученного типа, а также черновые геномы (более чем на 90% полные) для 789 других бактерий. Более 35 типов они объединяют в кластер, названный «кандидатно-типовое излучение» (candidate phyla radiation), из-за их сходства друг с другом и кардинальных отличий от других бактерий.
Эти отличия, включая малый размер бактерий и небольшие геномы, могут быть причиной, по которой их нельзя вырастить в лабораторной культуре: это упрощённые формы жизни с минимальным набором генов, лишённые способности синтезировать ключевые строительные блоки и, вероятно, зависимые от помощи других форм жизни. Исследователи предполагают, что в этом «излучении» может быть более 250 отдельных типов.
Характеристики новых бактерий
Около половины всех генов в этих 35+ типах являются новыми и не похожи на известные гены. Распознаваемые гены указывают, что большинство этих бактерий используют простой процесс брожения для получения энергии, а не аэробное или анаэробное дыхание, как многие другие бактерии.
У них также необычные рибосомы — мультибелковые машины, транслирующие генетические инструкции в белки. Стандартные геномные сканы не обнаружили бы их из-за отличительных генов 16S рибосомной РНК. Некоторые бактерии имеют очень редкие вставки (интроны) в генах, кодирующих 16S рРНК, что делает их невидимыми для современных методов детекции.
Необычные рибосомы, малые геномы (от 600 до 1100 генов), неспособность синтезировать аминокислоты и нуклеотиды, а также единообразная метаболическая картина объединяют эти бактерии.
Команда уже дала названия более чем 20 новым типам, большинство — в честь известных микробиологов, а один — Berkelbacteria — в честь Калифорнийского университета в Беркли.