Разбираем мир микробиологии по кусочкам
Пределы выживания микроорганизмов.
Микроорганизмы адаптированы к жизни во всех экосистемах, и могут быть найдены даже в тех местах, которые считаются экстремальными для проживания. Они обитают в кислотных озерах, горячих источниках, под ледниками, и даже на глубине 10 км в океане. Организмы, приспособленные к жизни в одной или нескольких видах экстремальных сред обитания, называются экстремофилы (или полиэкстремофилы). Вопрос, интересовавший ученых на протяжении многих лет, заключался в следующем: существуют ли микроорганизмы, способные выжить в кислотной среде с одновременно высоким содержанием соли и высокой температурой? Как стало известно, даже на такой вопрос был найден ответ!
В своем исследовании, Джоди Белилла с коллегами отправилась в геотермальную зону Даллол в Эфиопии. Известная как центр вулканической активности, эта зона сочетает в себе типичные факторы экстремальной среды, такие как низкая кислотность (pH = 0), высокая соленость (не менее 30% солености), и высокая температура (до 110 ° C). Такое место идеально подходит для поиска полиэкстремофилов. Если же эти цифры вам кажутся недостаточно убедительными, сравните их с физиологическими значениями, взятыми из проб океанской воды: средняя температура поверхности воды: +17°C, соленость: 3 – 5%, и pH = 8.
Исследовательская группа собрала образцы из различных областей Даллола, и принялась за распознавание организмов, живущих в этих средах. Использование техники секвенирования ДНК должно было помочь ученым в определении принадлежности обнаруженных микроорганизмов к одному из царств живой природы (бактерии, археи и эукариоты). Группа наблюдала за экстремофилами-археями, проживающие в гиперсоленых (> 30% солености) областях, а также за организмами из нейтральных областей (pH = 6 и температура = +20 – +30°C). Хотя археи присутствуют в большинстве экосистем, их часто относят к экстремофилам, и эксперимент в Даллоле подтвердил это утверждение.
Несмотря на большие надежды, авторы были удивлены, обнаружив что самые экстремальные области Даллола (с pH < 3, температурой > +35°C и уровнем солености > 30%) не были населены живыми организмами. После тщательного тестирования с использованием культивирования микроорганизмов и микроскопии, ученые пришли к выводу, что все-таки существуют пределы выживания, и эти пределы находятся в Даллоле.
Среды обитания, где сочетаются сверх кислотные и сверх соленые условия, определяют пределы жизни микроорганизмов и любого другого организма. Исследователи предполагают, что биологические механизмы, позволяющие выжить в среде с одновременно низкой кислотностью и высокой соленостью, несовместимы по своей природе. Процесс накопление ионов калия (K+), предназначенный для защиты клеточной мембраны в кислотной среде, невозможен в природных условиях Даллола. Более подробные исследования помогут определить причины и механизмы, ограничивающие адаптацию жизни микороорганизмов к этим экстремальными условиям.
Link to the original post: Belilla, J., Moreira, D., Jardillier, L. et al. Hyperdiverse archaea near life limits at the polyextreme geothermal Dallol area. Nat Ecol Evol 3, 1552–1561 (2019)
Featured image: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:The_hydrothermal_system_of_Dallol.png
micro-bites.org 