Открытие в подземных водах добавляет новую ветвь на древо жизни
Бактерии повсеместны и критически важны для биогеохимических циклов. Их изучение затруднено, поскольку большинство из них невозможно культивировать в лаборатории. С 1977 года, с появлением методов, не требующих культивирования, микробиологи думали, что понимают масштаб микробного разнообразия. Они ошибались.
Исследование, опубликованное на прошлой неделе в Nature, обнаружило целую ветвь бактериального древа жизни, остававшуюся незамеченной почти полтора века. Работу возглавил Кристофер Браун, PhD-кандидат из Калифорнийского университета в Беркли, использовав передовое секвенирование геномов и биоинформатику.
Исследование началось на заброшенном урановом руднике в городке Рифл на берегу реки Колорадо. Ранее было обнаружено, что местные микробы, стимулированные ацетатом, превращают растворимый уран в нерастворимую форму, что может предотвратить его попадание в грунтовые воды и реку.
В новом исследовании Браун с коллегами отфильтровали клетки из грунтовых вод. ДНК микробных сообществ была извлечена, секвенирована на миллионы коротких фрагментов и собрана воедино, как пазл, с помощью суперкомпьютера. В результате было получено почти 800 полных или почти полных микробных геномов.
Особенно удивительно, что при попытке разместить эти геномы на Древе Жизни среди известных бактерий они не вписались. У этих ультрамалых организмов маркерные гены, используемые для идентификации, были заполнены вставленными последовательностями ДНК.
«Мы были очень удивлены, обнаружив, насколько разнообразны эти группы в пределах бактериального домена и насколько последовательно отличаются организмы внутри этой радиации от остальных бактерий», — заявил Кристофер Браун.
Эти бактерии нельзя культивировать в лаборатории. Более того, по оценкам, от 50 до 100% бактерий в некоторых обнаруженных группах были бы полностью пропущены при использовании стандартных молекулярных методов.
В настоящее время древо жизни делится на три домена: Бактерии, Археи и Эукариоты. Это открытие, по словам соавтора Джилл Бэнфилд, «представляет собой существенное изменение древа жизни», и простая трехдоменная модель, вероятно, устареет.
Эти новые бактерии из Рифла дают заманчивый намёк на неоткрытые микромиры в других местах. Как отметил Браун, похожие бактерии видели в пробах со всей планеты. Следующий шаг — целенаправленно их найти.