Микробы адаптировались к жизни на пище возрастом в сотни лет

Микробные сообщества, обитающие в глубоководных осадках, адаптировались к выживанию на разложившемся органическом веществе. К такому выводу пришло исследование, опубликованное в Applied and Environmental Microbiology.

«В глубоководных осадочных отложениях живут микробы, которые потребляют углерод, например, из белков и углеводов, возрастом в сотни лет», — пояснил ведущий автор исследования Эндрю Стин. Однако механизмы, позволяющие им усваивать эту старую, низкокачественную пищу, до сих пор были плохо изучены.

Понимание того, как эти микроорганизмы функционируют на скудном рационе в замедленном темпе, может найти применение в биомедицине. Например, это может помочь в разработке технологии замедления клеточного метаболизма в человеческих органах для увеличения срока их жизнеспособности при трансплантации.

Кроме того, это знание может помочь в сохранении подземных микробов, играющих ключевую роль в секвестрации углерода — важном процессе в борьбе с изменением климата.

Чтобы выяснить, как микробы получают доступ к пище, исследователи протестировали различные типы пептидаз — пищеварительных ферментов, расщепляющих белки — в кернах осадков из эстуария реки Уайт-Оук в Северной Каролине.

«Эти микробы живут невероятно медленно: клетки делятся раз в 10–10 000 лет, но мы не знали, как именно им это удаётся», — отметил Стин. Работа показала, что эти микробы живут так же, как и любые другие, только намного медленнее и с улучшенной способностью усваивать низкокачественную пищу в своей среде.

Собранные данные охватывают около 275 лет осадконакопления в эстуарии. С помощью анализа ДНК микробов и измерения активности пептидаз учёные оценили, как эти микроорганизмы метаболизируют при почти полном отсутствии свежего органического вещества.

Органический углерод, захороненный в водных осадках, является долгосрочным резервуаром для атмосферного CO₂, причём около 40% такого захоронения происходит в эстуариях и дельтовых системах. Исследование Стина позволяет понять, как подповерхностные микробные сообщества начинают процесс разложения органического углерода в подобных условиях.

«Наше исследование показывает, что в каком-то смысле подповерхностные микробы довольны тем, где они находятся, или, по крайней мере, хорошо адаптировались к этой неблагоприятной среде», — заключил Стин.