Создание лабораторного мангра помогло идентифицировать новые бактерии
Новаторская стратегия культивирования, воссоздающая мангровую среду в лаборатории, позволила идентифицировать новые бактерии, обитающие в манграх Красного моря, и поможет лучше понять стабильность, устойчивость и жизнеспособность мангровых экосистем.
Мангры — высокопродуктивные доминирующие прибрежные экосистемы, окаймляющие 60–70% тропических и субтропических побережий мира. В них обитают разнообразные микробные сообщества, которые, как считается, составляют 80% биомассы экосистемы. Многие виды, семейства и таксоны микроорганизмов неизвестны науке.
Стратегию культивирования разработала команда исследователей из KAUST, включая Фатму Сефриджи и Рамону Мараско.
«Мангры Красного моря особенно интересны, потому что представляют собой экстремальную и уникальную версию мангровых сред, подверженных стрессовым условиям, включая высокие температуры, солёность и олиготрофию», — говорит Сефриджи. «Эти экологические стрессы оказывают сильное селективное давление на микробные сообщества мангров и, таким образом, способствуют присутствию уникальных видов и семейств».
Ключевой задачей команды было воссоздать мангровую среду в лаборатории, чтобы выращивать бактерии в их естественных условиях. Они перенесли частицы мангрового осадка и морскую воду в лабораторные камеры для роста, поскольку на искусственных средах почти невозможно воспроизвести все молекулы (например, питательные вещества и витамины) и молекулярную кросс-коммуникацию, необходимые для здорового роста микробов.
«Трудно успешно культивировать так называемую "микробную тёмную материю" — экологические микроорганизмы, неизвестные науке и никогда ранее не культивируемые», — говорит Мараско. «Существует так много молекул и параметров, важных для роста конкретного вида микроорганизмов из определённой среды».
После настройки камер для роста команда культивировала резидентные микробные сообщества, регулярно подкармливая их питательными веществами, взятыми из естественной мангровой среды. Затем они проанализировали генотипы и фенотипы отобранных бактериальных изолятов, обнаружив ряд новых видов и даже таксонов. В двух статьях описаны первые два организма, новые для науки: бактерия Mangrovivirga cuniculi (новое семейство Mangrovivirgaceae) и новый бактериальный штамм Kaustia mangrovi.
«Оба организма растут в условиях относительно высокой солёности и температуры и в диапазоне pH, типичном для мангровых осадков Красного моря», — говорит Сефриджи. «Несмотря на схожую физиологию, каждый бактериальный изолят показал уникальные физические и биохимические характеристики, что также подтвердилось анализом их геномов».
Исследователи надеются, что идентификация этих организмов внесёт вклад в более широкое понимание мангров и даст представление об эффективных способах защиты этих уникальных экосистем, особенно в свете изменения климата. Возможность крупномасштабного культивирования бактерий из мангров Красного моря может иметь серьёзные последствия не только для самих мангров.
«Культивирование представителей микробного сообщества, адаптированного к изменчивым и суровым условиям Красного моря, может стать важным источником метаболитов и ферментов для будущих биотехнологических применений», — говорит Мараско. «Например, бактерии, способствующие росту растений, могут улучшить укоренение саженцев мангров, а другие — придать солеустойчивость зерновым культурам. Мы активно характеризуем наши новые штаммы на предмет таких способностей».