Жизнь в аду: микробы Эльбруса, Фудзи и Ушковского раскрывают свои тайны

Молекулярные биологи из Сколковского института науки и технологий (Сколтех, входит в группу ВЭБ. РФ) впервые провели детальное исследование микробных сообществ, обитающих в экстремальных условиях фумарольных полей у трех активных вулканов: Эльбруса, Ушковского (Россия) и Фудзи (Япония).

В рамках проекта ученые не только описали уникальные генетические особенности местных термофильных бактерий, но и определили наиболее эффективный метод обработки вулканического грунта для последующего извлечения ДНК.

Результаты исследования могут лечь в основу разработки новых термоустойчивых ферментов, полезных в промышленной биотехнологии, медицине и экологических решениях — от переработки отходов до очистки сточных вод. Кроме того, полученные данные о структуре и разнообразии микробных сообществ помогут в моделировании экосистем экстремальных сред и поиске внеземной жизни.

"Образцы, собранные на фумаролах, — это чрезвычайно сложный материал для молекулярных исследований. Однако именно в них содержатся микробы с удивительными адаптациями к экстремальному жару и газам. Эти механизмы могут стать основой для новых биотехнологий", — рассказала автор исследования Алла Шевченко, научный сотрудник Сколтеха.

Фумаролы — это естественные отверстия в земной коре, через которые на поверхность выходят горячие газы и пар. Они создают уникальные экологические ниши, где микробы вынуждены выживать при высоких температурах, высокой кислотности и перемежающемся наличии воды. Такие условия имитируют обстановку древней Земли и потенциально даже других планет, что делает изучение местной микрофлоры особенно ценным.

Однако основная трудность при анализе таких образцов — это чрезвычайно низкое содержание биологического материала и сильная минерализация пород, мешающая извлечению ДНК. Чтобы преодолеть эти сложности, ученые сравнили две распространенные технологии гомогенизации проб — горизонтальную и вертикальную — и доказали преимущество вертикального способа в сохранении структуры микробной ДНК.