Новые микробы бросают вызов представлениям о производстве метана в окружающей среде

В 2024 году исследователи из лаборатории Роланда Хатценпихлера в Университете штата Монтана впервые описали метаногенные микробы за пределами линии Euryarchaeota. Эти метаногены принадлежат к линии Thermoproteota в домене Archaea. До публикации в журнале Nature в прошлом году считалось, что все метаногены существуют только в Euryarchaeota.

Новые открытия бросают вызов существующим моделям

Метаногены производят примерно 60% мирового метана — газа, который в 28 раз эффективнее углекислого газа удерживает тепло в атмосфере. После открытия группы Thermoproteota учёные начали создавать геномные модели для прогнозирования воздействия этих организмов на окружающую среду.

Однако новые данные из лаборатории Хатценпихлера, опубликованные 12 декабря в журнале Science Advances, показывают, что другой недавно идентифицированный метаноген из Thermoproteota (Methanonezhaarchaeia) не соответствует прогнозам этих моделей.

Эксперименты с культурами из горячего источника в Йеллоустонском национальном парке показали, что этот организм растёт и производит метан не за счёт CO₂, а за счёт метилированных соединений (например, метанола), которые повсеместно присутствуют в окружающей среде. Два ранее идентифицированных в MSU представителя Thermoproteota также используют такие соединения.

Последствия для исследований метана

Результаты исследования ставят под сомнение валидность геномных моделей и демонстрируют необходимость дальнейших экспериментальных исследований.

"Наши геномные предсказания говорят, что огромная часть CO₂ превращается в метан... Но мы исторически игнорировали одну группу организмов (Thermoproteota)... И большинство исследователей на самом деле не измеряют, какие соединения превращаются в метан в окружающей среде. Многое просто основано на предположениях", — говорит Хатценпихлер.

Его группа продолжает исследования в сотрудничестве с Объединённым институтом генома и Лабораторией экологической молекулярной науки Министерства энергетики США. Цель — определить, сколько метана генерирует широко распространённая группа метаногенов Methanosuratincola внутри Thermoproteota.

Другая статья, принятая к публикации в журнале Current Opinion in Microbiology, показывает, что метаногены Thermoproteota живут в любой среде, лишённой кислорода: на свалках, в нефтяных резервуарах, рисовых полях, на очистных сооружениях и в водно-болотных угодьях.

Расширение исследований на новые среды

"На глобальном уровне горячие источники совершенно не имеют значения для выбросов метана, поэтому теперь нам нужно перейти к экосистемам, которые более важны", — отмечает Хатценпихлер.

Исследования уже расширяются:

• Аспирантка Николь Матос Вега собрала и культивировала микробы из мангровых болот в Пуэрто-Рико, которые производят много метана.
• Начаты исследования сточных вод. Аспирантка Джоэли Ван Бик обнаружила организмы Thermoproteota на очистных сооружениях в Бозмене.

Ограничения текущего геномного моделирования

Проблема геномного моделирования в том, что оно полагается на измеренные уровни соединений в различных средах. Однако низкий уровень соединения в конкретной среде не означает, что оно там не важно. Оно может быть низким, потому что метаногены его потребляют.

"Геномный анализ очень, очень мощный, хотя и ограниченный, а экспериментирование очень требовательно. Идея нашего исследования в том, что мы попытаемся понять эти экосистемы со всех возможных сторон", — заключает Хатценпихлер.