Candidatus Desulforudis audaxviator

Candidatus Desulforudis audaxviator (лат.) — уникальный вид экстремофильных анаэробных бактерий, живущих на глубинах от 1,5 км до 3 км ниже поверхности земли в подземных водах, способных существовать обособленно от каких-либо других живых организмов.

Candidatus Desulforudis audaxviator
Candidatus Desulforudis audaxviator (СЭМ)
Candidatus Desulforudis audaxviator (СЭМ)
Научная классификация
Международное научное название
Candidatus Desulforudis audaxviator Chivian et al. 2008

ОписаниеПравить

Desulforudis audaxviator была обнаружена в 2002 году в пробах воды в золотодобывающей шахте Мпоненг (Mponeng) в Южной Африке недалеко от Йоханнесбурга на глубине 2,8 км[1]. Длина Desulforudis audaxviator составляет приблизительно 4 мкм. Этот вид не нуждается в солнечном свете и получает энергию в ходе восстановительной реакции с участием сульфата (SO42-) и водорода, образующегося из воды в результате облучения, возникающего от распада радиоактивных изотопов урана, тория и калия, содержащихся в горных породах[2]. Desulforudis audaxviator не способна утилизировать кислород или хотя бы защищаться от его токсичного действия.

Бактерия была изолирована от поверхности Земли в течение нескольких миллионов лет, приспособившись к выживанию в экстремальных условиях — при температурах более 60 °C и рН 9,3[3]. Таким образом Desulforudis audaxviator является одновременно термофильным и алкалифильным микроорганизмом.

Desulforudis audaxviator является на сегодняшний день единственным видом, представляющим собой самодостаточную экосистему, способную самовоспроизводиться без всякого контакта с остальной земной биосферой. Поскольку окружающая среда на таких глубинах похожа на раннюю Землю, это даёт основания строить предположения о том, какие организмы существовали до возникновения кислородной атмосферы.

HазваниеПравить

Латинское название вида происходит от цитаты из романа «Путешествие к центру Земли» Жюля Верна. Его герой, профессор Лидденброк, находит латинскую надпись следующего содержания: «Descende, audax viator, et terrestre centrum attinges» («Спустись, отважный странник, и достигнешь центра Земли»).

ИсследованияПравить

В ходе исследований выяснилось, что в геноме Desulforudis audaxviator насчитывается 2157 генов, кодирующих белки. В частности, были обнаружены[4]:

  • полный набор генов для сульфатредукции (окисления органических соединений или молекулярного водорода в анаэробных условиях);
  • набор гидрогеназ — ферментов, позволяющих утилизировать молекулярный водород (который используется многими анаэробными микробами в качестве донора электрона в окислительно-восстановительных реакциях);
  • набор белков-транспортеров для перекачки готовых органических соединений — сахаров и аминокислот — из внешней среды в клетку (это значит, что бактерия может вести себя не только как автотроф, но и как гетеротроф).
  • белки для автотрофного метаболизма, позволяющие использовать в качестве источника углерода углекислый газ (CO2), угарный газ (CO) и формиат (HCOO-);
  • полный набор ферментов для синтеза всех 20 аминокислот;
  • гены, необходимые для формирования спор с плотной оболочкой (это, очевидно, позволяет бактерии переживать периоды, когда условия становятся критическими);
  • гены, обеспечивающие образование жгутиков, при помощи которых микроб может передвигаться;
  • гены различных рецепторов и систем передачи сигналов, то есть того, что заменяет микробам органы чувств и нервную систему (по-видимому, Desulforudis audaxviator распознаёт, где выше концентрация дефицитных веществ, и плывёт в установленном направлении);
  • белки для транспорта аммония (NH4+) из внешней среды. В исследованных пробах концентрация аммония достаточно высока, чтобы полностью обеспечить микробов азотом, но, по всей видимости, так бывает не всегда. Поэтому у Desulforudis audaxviator имеется фермент нитрогеназа — позволяющий осуществлять азотфиксацию, то есть превращать молекулярный азот в удобные для переваривания живой клеткой азотистые соединения (прежде всего — в тот же аммоний).

Предполагают, что значительную долю своих генов Desulforudis audaxviator получила от архей (другого царства живых существ) путём горизонтального переноса.

По имеющимся оценкам, бактерии, обитающие в подобных условиях, из-за острого дефицита ресурсов должны расти и размножаться невероятно медленно. Учёные не исключают, что между двумя клеточными делениями у таких микробов могут проходить сотни и даже тысячи лет.

Микробиологам Томского государственного университета удалось выделить бактерию Desulforudis audaxviator из подземных вод термального источника, расположенного в Белом Яру в Верхнекетском районе Томской области. Выяснилось, что бактерия делится не раз в тысячу лет, а раз в 28 часов, то есть практически ежедневно. Она практически всеядна — ест сахар, спирт и многое другое, но лучше всего, бактерия себя чувствует, привычно питаясь водородом. Кислород, поначалу считавшийся губительным для неё, подземного микроба не убивает. У бактерии выявили структуры, которые, возможно, помогают ей странствовать — мельчайшие пузырьки, газовые вакуоли. ДНК бактерии, найденной в Сибири, практически идентична ДНК «смелого путешественника» из Южной Африки[5].

См. такжеПравить

ПримечанияПравить