Микробная "тёмная материя": в древних лавовых пещерах Гавайев обнаружены тысячи неизвестных видов бактерий

Исследование, опубликованное в Frontiers in Microbiology, показывает, что лавовые пещеры, трубки и геотермальные источники на острове Гавайи обладают более высоким бактериальным разнообразием, чем ожидали учёные. Эти среды обитания моделируют условия, в которых могла существовать жизнь на Марсе и ранней Земле.

Результаты неожиданно выявили, что бактерии из группы Chloroflexi часто выступают в роли "хабовых" видов. Это означает, что они связаны со многими другими видами и играют ключевые экологические роли в сообществе. О многих видах Chloroflexi известно мало, и дальнейшее изучение откроет новые виды и их функции в экстремальных условиях.

"Это исследование указывает на возможность того, что более древние линии бактерий, такие как тип Chloroflexi, могут иметь важные экологические "работы" или функции", — говорит ведущий автор доктор Ребекка Д. Прескотт из NASA и Университета Гавайев.

Chloroflexi — чрезвычайно разнообразная группа бактерий, но они плохо изучены. Такие группы учёные называют "микробной тёмной материей" — невидимыми или неисследованными микроорганизмами в природе.

Невидимая жизнь вулканов

Чтобы понять развитие бактериальных сообществ во времени, учёные собрали 70 образцов из различных мест:

  • Активные геотермальные источники (фумаролы)
  • "Молодые" лавовые трубки и пещеры (возраст < 400 лет)
  • "Старые" лавовые трубки и пещеры (возраст 500–800 лет)

Секвенирование рибосомной РНК позволило измерить разнообразие и обилие бактериальных классов. Сети совместного встречания бактерий дали подсказки об их взаимодействиях.

Исследователи ожидали, что в суровых геотермальных условиях разнообразие будет ниже, чем в более обжитых лавовых трубках. Хотя разнообразие действительно было ниже, взаимодействия внутри этих сообществ оказались более сложными, чем в местах с большим разнообразием.

"Это ставит вопрос: способствуют ли экстремальные среды созданию более интерактивных микробных сообществ, где микроорганизмы более зависимы друг от друга?" — отмечает Прескотт.

Поскольку Chloroflexi и другой класс, Acidobacteria, присутствовали почти во всех локациях, они могут играть важные роли в сообществах. При этом самые обильные группы, Oxyphotobacteria и Actinobacteria, редко были "хабовыми" видами, что говорит о их меньшей важности для общей структуры сообщества.

Больше вопросов, чем ответов

Текущее исследование, основанное на частичном секвенировании одного гена, не может точно определить виды микробов или их "работу" в сообществе. Требуются дальнейшие исследования.

"В целом, эта работа показывает, насколько важно изучать микробов в со-культуре, а не выращивая их по отдельности. В природе микробы растут и взаимодействуют с множеством других микроорганизмов в море химических сигналов, что может менять экспрессию их генов и их функции в сообществе", — поясняет Прескотт.

Помимо понимания прошлой или будущей жизни на Марсе, изучение бактерий вулканических сред полезно для:

  • Понимания того, как микробы превращают вулканическую породу (базальт) в почвы
  • Биоремедиации
  • Биотехнологий
  • Устойчивого управления ресурсами
2022-07-21