16+

Ученые изучили микромир Южных Курил

Экология, Новости Курильских островов, Южно-Курильск

В сентябре микробиологи из Казани и Санкт-Петербурга по договору о научном сотрудничестве с заповедником "Курильский" провели исследования сообществ водных микроорганизмов в термальных источниках и пресных водоемах Кунашира.

Исследования проводили Алексей Потехин, к. б. н, профессор кафедры микробиологии СПбГУ, и Наталья Гоголева, к. б. н., сотрудник лаборатории молекулярной биологии Казанского института биохимии и биофизики Казанского научного центра РАН.

В течение недели специалисты обследовали несколько минерализованных термальных источников, где одноклеточные организмы формируют уникальные сложно организованные сообщества, так называемые биоплёнки. Биоплёнки очень стабильны, каждый участник этого сообщества выполняет определенные функции.

— Биоплёнки для обычного человека выглядят как грязь, могут быть желто-серыми, бурыми, прозрачными, зеленоватыми. Такое сообщество может включать в себя не только бактерии, но и другие микроорганизмы и отлично себя чувствует в очень горячей закисленной (или, наоборот, щелочной) воде. А как это сообщество микроорганизмов выживает в таких условиях? — комментировал Алексей Потехин.

Работы по выделению ДНК на базе заповедника. Автор фото: Мария Наумова
Работы по выделению ДНК на базе заповедника. Автор фото: Мария Наумова
Если присмотреться, можно увидеть мутноватые нити в пробирке – это выделенная ДНК. Автор фото: Мария Наумова
Если присмотреться, можно увидеть мутноватые нити в пробирке – это выделенная ДНК. Автор фото: Мария Наумова

Перед учёными стояли задачи по сбору микроорганизмов, формирующих биоплёнки, для дальнейшего прочтения последовательностей ДНК собранного материала — секвенирования. Секвенирование позволяет собрать геномы всех участников сообщества, определить способы их кооперации в сообществе, выявить гены, важные в том числе для биотехнологии. Одной из сложностей при работе с такими объектами является доставка материала из экстремальных местообитаний в лабораторию. Как только термофильные микроорганизмы изымаются из привычной среды обитания, они начинают погибать, а их ДНК разрушается. У учёных появилась интереснейшая идея: провести уникальный эксперимент по выделению ДНК на месте, в полевых условиях. Во время этого процесса необходимо добавлять ферменты, каждый из которых работает при своей температуре.

— Мы взяли образцы биоплёнок. Их было необходимо подвергнуть обработке ферментами — белками, помогающими проведению различных биохимических реакций. Каждый фермент работает при своей температуре. Мы нашли в воде рядом с источниками места с температурой, подходящей для работы каждого фермента, используя сам источник как термостат. Полученный в результате этих манипуляций содержащий ДНК препарат был уже стабилен. Затем мы продолжили работу с ним на базе административного комплекса заповедника, поскольку дальнейшие шаги требовали использования более специализированного оборудования, — пояснила Наталья Гоголева.

Пузырьки газа, образующегося в результате жизнедеятельности бактерий. Автор фото: Сергей Стефанов
Пузырьки газа, образующегося в результате жизнедеятельности бактерий. Автор фото: Сергей Стефанов
Автор фото: Сергей Стефанов
Автор фото: Сергей Стефанов
Отобранный материал биоплёнок, собранный из источников на экотропе «Столбовская». Автор фото: Сергей Стефанов
Отобранный материал биоплёнок, собранный из источников на экотропе «Столбовская». Автор фото: Сергей Стефанов

Изучение флоры, фауны и микробиоты термальных источников — важный процесс как фундаментальной, так и прикладной науки. Неизвестно, в каких областях научного знания пригодятся эти сведения.

— Например, всем ставший знакомым ПЦР-тест стал возможен благодаря бактерии, обитающей в очень горячих источниках. Эта бактерия (Thermus aquaticus) может синтезировать свою ДНК при температуре 95 °C. При этой температуре белки, как правило, разрушаются, а эти бактерии выживают, и ферменты у них работают. Выделенный из бактерии фермент Taq-полимераза сейчас рутинно используется в молекулярной биологии. В процессе ПЦР-теста необходимо нагревать периодически реакционную смесь до 94‑95 градусов. Никакой обычный фермент такого не перенесет, а этот фермент справляется, — рассказал Алексей Потехин.

— Я — протистолог-микробиолог и занимаюсь не только бактериями, но и пресноводными инфузориями. Конечно, интересно посмотреть, кто водится в водоёмах Кунашира. Здесь, на острове, могут быть обнаружены новые виды инфузорий. А еще у инфузорий много симбиотических бактерий. Известно, что инфузории, зараженные бактериями, могут жить при более высоких температурах и при более высокой солености. Это сочетание факторов позволяет надеяться найти на острове интересных симбионтов, — рассказал Алексей Потехин.

Исследования микробиологов на Кунашире будут иметь пролонгированный характер. Также предполагается выполнение школьного индивидуального проекта по химии совместно с южно-курильской средней школой по исследованию минерализованных источников в различные сезоны года. Этот проект будут курировать сотрудники заповедника. Полученные результаты позволят собрать больше данных об условиях, в которых обитают термофильные микроорганизмы, сообщает ИА Сах.ком со ссылкой на заповедник "Курильский".

Подписаться на новости

Обсуждение на forum.sakh.com

DT 13:29 21 октября
Интересно! И обращает внимание поведение отдельных представителей инфузорий.
"..оглушают своими хоботками,..а потом проглатывают" Жестокий микромир)
dydkakv 18:38 20 октября
Чейт Казань зачастила на Сахалин.
Читать еще 12 комментариев