Экстремофилы: микроорганизмы, которые помогают понять прошлое и будущее

Жизнь находят почти везде на Земле: в глубинах океана, в вулканических источниках, под толстым слоем льда. Изучение организмов, выживающих в экстремальных условиях, помогает в медицине, диагностике и понимании истории планеты.

Солелюбивые организмы

  • Одноклеточная водоросль Dunaliella salina обитает в соляных озёрах с крайне высокой концентрацией соли.
  • Это истинный экстремофил: чем больше соли, тем лучше она растёт.
  • Для защиты от обезвоживания клетка накапливает глицерин, а от высокого УФ-излучения — бета-каротин (форма витамина А).
  • Сегодня D. salina выращивают в промышленных масштабах для пищевых добавок и солнцезащитной косметики, "позаимствовав" у неё способность противостоять УФ-излучению.

Термофилы: жар и кислота

  • Термофилы — теплолюбивые организмы, чьи белки стабильны при температуре выше 60°C.
  • Эти термостабильные белки используются в ПЦР (например, для тестов на COVID) для репликации ДНК.
  • Изучаемый автором микроорганизм Sulfolobus (архея) живёт в вулканических источниках при 75–80°C и высокой кислотности (pH 2–3).
  • Изучение таких организмов может привести к открытию молекул, стабильных при ещё более высоких температурах, что полезно для медицины и генетики.

Холод: от полюсов до "Земли-снежка"

  • На полюсах микроорганизмы процветают, окрашивая ландшафт. Пример — "арбузный снег" (розовые и зелёные водоросли) или фиолетовые цианобактерии подо льдом антарктического озера.
  • Цианобактерии с фиолетовым пигментом эффективно поглощают зелёный свет, который проникает сквозь толщу льда. Они являются основой местных экосистем.
  • В "чёрных дырах криосферы" — криоконитовых отверстиях (малых водных карманах с тёмным осадком на ледниках) — обитают сотни видов микроорганизмов.
  • Предполагается, что такие очаги биоразнообразия могли служить убежищем для жизни во время глобального оледенения "Земля-снежок" 720–635 млн лет назад.
  • Эксперимент показал, что криоконитовые организмы, замораживаемые на 12 часов в сутки до -5°C, росли так же хорошо, как и при постоянной температуре 0.5°C.
  • Это исследование помогает понять, как жизнь пережила прошлые ледниковые периоды, и как современные экосистемы реагируют на климат.