Учёные нашли подземную бактерию, которая могла бы жить на Марсе
Микробиологи Томского государственного университета первыми в мире выделили бактерию Desulforudis audaxviator из глубинных подземных вод. Её название с латыни означает «смелый путешественник». Учёные из разных стран охотились за этой бактерией более 10 лет. Повышенный интерес исследователей связан с тем, что микроорганизм получает энергию в отсутствие света и кислорода. Теоретически такой способ делает возможной жизнь в космосе — например, на Марсе. Результаты исследований опубликованы в журнале The ISME Journal издательской группы Nature.
«О существовании Desulforudis audaxviator, живущей глубоко под землёй, стало известно более 10 лет назад», — говорит Ольга Карначук, заведующая кафедрой физиологии растений и биотехнологии ТГУ и ведущий автор.
Её генетический след был обнаружен американскими учёными в ДНК микроорганизма в шахтных водах золотого рудника в Южной Африке. Отбор проб проводился на глубине от 1,5 до 3 километров, где нет ни света, ни кислорода. Ранее считалось, что жизнь в таких условиях невозможна, так как без света нет фотосинтеза — процесса, лежащего в основе всех пищевых цепей. Но это предположение оказалось ошибочным.
Один из ярких примеров — «чёрные курильщики» на дне океана. Но, в отличие от них, Desulforudis audaxviator живёт под землёй в полном одиночестве — в образцах, кроме её ДНК, не было найдено следов другого генетического материала. После публикации статьи американских исследователей в журнале Science, учёные из разных стран начали поиск бактерии.
ДНК Desulforudis audaxviator находили в пробах воды в Финляндии и США, но саму бактерию выделить никому не удавалось. Одно из предположений объясняло это тем, что бактерия делится раз в тысячу лет. Однако учёным ТГУ удалось выделить Desulforudis audaxviator. Её нашли в подземных водах термального источника в Верхнекетском районе Томской области. Поиску помог обширный практический опыт, накопленный ранее по выделению сложных сульфатредуцирующих бактерий.
Сульфатредуцирующие бактерии — одни из древнейших микроорганизмов на планете. Эта разнообразная группа прокариот отличается способностью получать энергию в отсутствие кислорода за счёт потребления сульфатов и окисления водорода или простых органических соединений. Среди них есть термофильные микроорганизмы, способные жить и размножаться при температурах от +50°C до +93°C.
«Исследования проводились совместно с нашими давними партнёрами, специалистами Федерального исследовательского центра биотехнологии РАН, имеющими большой опыт в секвенировании ДНК», — говорит Ольга Карначук.
Группа московских экспертов под руководством профессора Николая Равина изучила образцы, отобранные из разведочных нефтяных скважин на севере региона. ДНК бактерии была обнаружена в пробах, взятых в Белом Яре. Спустя некоторое время учёным ТГУ удалось выделить бактерию и получить новые данные о ней.
Во-первых, выяснилось, что бактерия делится не раз в тысячу лет, а раз в 28 часов, то есть почти ежедневно.
Во-вторых, оказалось, что Desulforudis audaxviator практически всеядна: в лаборатории она «ела» сахар, спирт и многое другое. Однако лучше всего, по мнению исследователей, бактерия чувствует себя на «диете» — то есть привычно питаясь водородом, от которого получает больше всего энергии. Кроме того, выяснилось, что кислород, который изначально считался губительным для подземного микроба, её не убивает.
В-третьих, учёные выявили структуры бактерии, которые, по-видимому, помогают ей путешествовать по миру: она использует крошечные пузырьки, газовые вакуоли, похожие на плавательный пузырь рыб. Однако пути перемещения бактерии до сих пор неизвестны. Подземные резервуары, в которых находили ДНК микроорганизма, никогда не контактировали геологически. Гипотеза учёных состоит в том, что бактерия путешествует по воздуху, попадая на большие глубины из поверхностных открытых водоёмов, и переносится с мелкими частицами аэрозоля.
И наконец, ещё один удивительный факт: геном бактерии, найденной в Сибири, практически идентичен ДНК бактерии из Южной Африки.
«Такого быть не должно, это загадка, которую мы не понимаем, — добавляет Ольга Карначук. — Дело в том, что мутации всегда присутствуют. Даже когда одну и ту же бактерию культивируют в лаборатории, со временем появляются различия в ДНК. В данном случае их нет. И неясно почему».
Ответ на этот вопрос связан с некоторыми ещё не изученными фундаментальными основами живых клеток, поэтому объяснение этого генетического сходства — дело будущего, над чем учёным ещё предстоит работать.
Латинское название бактерии Desulforudis audaxviator происходит из цитаты романа Жюля Верна «Путешествие к центру Земли». Его герой, профессор Лиденброк, показывает латинскую надпись: «Descende, audax viator, et terrestre centrum attinges» («Спустись, смелый путешественник, и достигни центра Земли»).