Обнаружено новое семейство морских бактерий с огромным потенциалом для синтеза природных соединений

Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) совместно с экспертами из Института морских наук (ICM-CSIC) обнаружили новое семейство морских бактерий. Их генетический потенциал, обусловленный огромным количеством биосинтетических генных кластеров (BGCs) в геномах, может привести к многочисленным биотехнологическим применениям. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Семейство принадлежит к типу Eremiobacterota, который ранее считался исключительно наземным. Однако, согласно работе, эти бактерии также широко распространены в океане.

"Эти бактерии не только представляют очень разнообразную с биосинтетической точки зрения группу, но и повсеместно и в большом количестве распределены по всей толще океанской воды", — объясняет профессор ETH Zürich Шиничи Сунагава.

По словам первого автора исследования Лукаса Паоли, некоторые виды этого семейства могут составлять до 6% всех бактерий в определённых частях океана, что эквивалентно нескольким миллионам организмов на литр морской воды.

Это открытие стало возможным благодаря анализу более 1000 проб воды, собранных во время экспедиции Tara Oceans. Команда идентифицировала более 7000 семейств биосинтетических генных кластеров, большинство из которых ранее были неизвестны. Эти кластеры могут быть использованы для синтеза биохимических соединений и улучшения биотехнологических процессов.

"Эти результаты подчёркивают, как мало мы знаем о микроскопической жизни океана. Только в последние годы, благодаря нескольким кругосветным кампаниям и новым молекулярным методам, мы начали понимать, какие организмы, гены и биотехнологический потенциал скрыты под поверхностью океана", — отмечает исследователь ICM-CSIC Жозеп М. Гаcол.

Исследователь ICM-CSIC Сильвия Х. Асинас, участница координации кампании Tara Oceans, подчёркивает, что интеграция тысяч микробных геномов из разных экспедиций позволила выявить микроорганизмы с высоким генетическим потенциалом для поиска новых биологически активных молекул.

"Некоторые из них могут быть использованы в новых терапиях, а другие — помочь улучшить определённые биотехнологические процессы и, как следствие, качество нашей жизни в будущем", — добавляет она.

Микроорганизмы — неожиданный ресурс для промышленности

Микробы, особенно бактерии, обладают чрезвычайно разнообразным метаболизмом, но подавляющее большинство из них ещё не культивированы и не изучены в лаборатории. В отсутствие культур учёные прибегли к секвенированию всего ДНК микробных сообществ в морских образцах и последующей биоинформатической реконструкции геномов.

"Таким образом нам удалось реконструировать 25 000 геномов морских микроорганизмов. Вместе с ещё 10 000 уже существовавших геномов они составляют крупнейшую в мире базу данных таких сообществ", — объясняет исследователь ICM-CSIC Пабло Санчес.

Дальнейшие исследования будут сосредоточены на распределении и функции морских микроорганизмов, поскольку они могут играть критически важную роль в эволюции и адаптации океана к изменениям, происходящим в биосфере.