Ученые Техасского университета в Институте морских наук в Остине обнаружили почти два десятка новых типов микробов, многие из которых используют углеводороды, такие как метан и бутан, в качестве источников энергии для выживания и роста. помогают ограничить концентрацию парниковых газов в атмосфере и однажды могут быть полезны для очистки разливов нефти.
В статье, опубликованной в Nature Communications на этой неделе, исследователи зафиксировали большое разнообразие микробных сообществ, живущих в чрезвычайно горячих глубоководных отложениях, расположенных в бассейне Гуаймас в Калифорнийском заливе. Команда обнаружила новые виды микробов, которые настолько генетически отличаются от ранее изученных, что представляют собой новые ветви на древе жизни. Многие из этих же видов обладают сильными способностями поедать загрязнители, как и другие, ранее идентифицированные микробы в океане и почве.
«Это показывает, что глубокие океаны содержат обширное неизведанное биоразнообразие, а микроскопические организмы способны разлагать нефть и другие вредные химические вещества», - сказал доцент кафедры морских наук Бретт Бейкер, главный исследователь статьи. «Под дном океана сейчас существуют огромные резервуары углеводородных газов, включая метан, пропан, бутан и другие, и эти микробы препятствуют выбросу парниковых газов в атмосферу».
Новое исследование, представляющее крупнейшую в истории геномную выборку отложений бассейна Гуаймас, было подготовлено в соавторстве с бывшим постдокторантом UT Ниной Домбровски и профессором Университета Северной Каролины Андреасом П. Теске.
Исследовательский анализ отложений на глубине 2000 метров под поверхностью, где вулканическая активность поднимает температуру примерно до 200 градусов по Цельсию, выявил 551 геном, 22 из которых представляли собой новые записи на древе жизни. Согласно Бейкеру, эти новые виды были достаточно генетически различны, чтобы представлять новые ветви на древе жизни, а некоторые были достаточно различны, чтобы представлять совершенно новые типы.
«Древо жизни - это то, что люди пытались понять с тех пор, как Дарвин придумал эту концепцию более 150 лет назад, и на данный момент это все еще движущаяся цель», - сказал Бейкер, который ранее был частью команда, которая составила карту наиболее полного геномного древа жизни на сегодняшний день. «Попытка нанести на карту дерево действительно имеет решающее значение для понимания всех аспектов биологии. Благодаря секвенированию ДНК и компьютерным подходам, которые мы используем, мы приближаемся, и вещи быстро расширяются».
Только около 0,1 процента микробов в мире можно культивировать, а это значит, что существуют тысячи, а может быть, и миллионы микробов, которые еще предстоит открыть.
Команда Бейкера исследует взаимодействие между микробными сообществами и питательными веществами, доступными для них в окружающей среде, беря образцы отложений и микробов в природе, а затем извлекая ДНК из образцов. Исследователи секвенируют ДНК, чтобы собрать воедино отдельные геномы, наборы генов в каждом организме, и на основе данных сделать вывод о том, как микробы потребляют различные питательные вещества.
«Для этого мы пытаемся искать организмы, которые были изучены ранее, и искать сходства и различия», - сказал Домбровски, который сейчас работает в Королевском институте морских исследований Нидерландов. «Поначалу это может показаться простым, но на самом деле это не так, поскольку часто более половины генов, которые мы находим, до сих пор не охарактеризованы и неизвестны».
Образцы были собраны с помощью подводного аппарата Элвина, того самого, который нашел Титаник, потому что микробы живут в экстремальных условиях. Теске, который сотрудничал с Бейкером и Домбровски, в течение нескольких лет занимался сбором образцов в бассейне Гуаймас, работая с учеными со всего мира, которые используют разные подходы к изучению жизни там.
В этом месяце Бейкер входит в состав группы по отбору проб Элвина в районах бассейна, которые ранее никогда не изучались.
«Мы думаем, что это, вероятно, только верхушка айсберга с точки зрения разнообразия в бассейне Гуаймас», - сказал Бейкер. «Итак, мы делаем гораздо больше секвенирования ДНК, чтобы попытаться понять, сколько еще есть. Эта статья - всего лишь наш первый намек на то, что это за штуки и что они делают».