Эти полезные для климата микробы перерабатывают углерод без выработки метанаЭти полезные для климата микробы перерабатывают углерод без выработки метана
Открыты новые археи, живущие в отложениях горячих источников.
В горячих гидротермальных источниках Земли обитает ранее неизвестная группа архей. И, в отличие от подобных крошечных одноклеточных организмов, которые живут глубоко в отложениях и питаются разлагающейся растительной массой, эти археи не производят климатически опасный газ метан, сообщают исследователи в Nature Communications.
"Микроорганизмы - самая разнообразная и богатая форма жизни на Земле, но мы знаем лишь 1 % из них", - говорит Валери Де Анда, микробиолог-эколог из Техасского университета в Остине. "Нам хорошо известны микроорганизмы, которые влияют на человека. Но есть множество организмов, которые определяют основные химические циклы на Земле, о которых мы просто не знаем".
Археи - особенно загадочная группа. Только в конце 1970-х годов они были признаны в качестве третьего домена жизни, отличного от бактерий и эукариот.
В течение многих лет считалось, что археи существуют только в самых экстремальных средах на Земле, например, в горячих источниках. Но на самом деле археи распространены повсюду, и эти микробы могут играть большую роль в круговороте углерода и азота на суше, в океанах и атмосфере Земли. Одна группа архей, Thaumarchaeota, является самой многочисленной группой микробов в океане, говорит де Анда. А археи, вырабатывающие метан в желудках коров, заставляют животных отрыгивать большое количество газа в атмосферу.
Недавно Де Анда и ее коллеги выделили совершенно новый филум (тип) архей. Первые свидетельства существования этих новых организмов были обнаружены в отложениях из семи горячих источников в Китае, а также в глубоководных гидротермальных источниках в бассейне Гуаймас в Калифорнийском заливе. В этих отложениях ученые обнаружили кусочки ДНК, которые они тщательно объединили в геномы 15 различных архей.
Затем исследователи сравнили генетическую информацию геномов с информацией тысяч ранее идентифицированных геномов микробов, содержащихся в общедоступных базах данных. И "эти последовательности полностью отличались от всех известных нам", - говорит Де Анда.
Она и ее коллеги дали новой группе название Brockarchaeota, в честь Томаса Брока, микробиолога, который первым начал выращивать археи в лаборатории и скончался в апреле этого года. Открытие Брока проложило путь к развитию ПЦР.
Оказалось, что Brockarchaeota живут по всему миру, но их до сих пор не замечали, не описывали и не называли. Когда Де Анда и ее сотрудники собрали воедино новые геномы, а затем поискали их в общедоступных базах данных, они обнаружили, что кусочки этих ранее неизвестных организмов обнаруживались в горячих источниках, геотермальных и гидротермальных отложениях от Южной Африки до Индонезии и Руанды.
В новых геномах группа также искала гены, связанные с метаболизмом микробов - какие питательные вещества они потребляют и какие отходы производят. Изначально они ожидали, что, как и другие археи, ранее найденные в подобных средах, эти археи будут производителями метана. Они действительно питаются теми же веществами, что и метанопроизводящие археи: одноуглеродными соединениями, такими как метанол или метилсульфид. "Но мы не смогли определить гены, которые производят метан", - говорит Де Анда. "Они не присутствуют в Brockarchaeota".
Это означает, что эти археи должны обладать ранее не описанным метаболизмом, благодаря которому они могут перерабатывать углерод - например, в отложениях на морском дне - без выработки метана. И, учитывая их широкое распространение, говорит Де Анда, эти организмы могут играть ранее скрытую, но важную роль в углеродном цикле Земли.
Модель биогеохимической роли Brockarchaeota в анаэробном цикле углерода.
"Это интересно вдвойне - это новый филум и новый метаболизм", - говорит Люк Маккей, микробный эколог экстремальных сред из Университета штата Монтана в Бозмане. Тот факт, что вся эта группа могла оставаться без внимания так долго, добавляет он, "является показателем того, на каком этапе развития микробиологии мы находимся".
Но, добавляет Маккей, это открытие также является свидетельством силы метагеномики - метода, с помощью которого исследователи могут кропотливо вычленить отдельные геномы из большого скопления микробов в данном образце воды или отложений. Благодаря этой технике исследователи выявляют все новые и новые фрагменты ранее загадочного микробного мира.
"Там так много всего", - говорит де Анда. И "каждый раз, когда вы определяете ДНК сиквенс, вы начинаете понимать, что там есть еще что-то, что вы не смогли увидеть в первый раз".
