Исследователи Лаборатории ядерных проблем имени В. П. Джелепова, совместно с коллегами из Института ядерных исследований (ИЯИ РАН), провели детальное изучение микробного сообщества глубоководного подземного соленого источника, расположенного в Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН. Их работа привела к открытию шести новых родов бактерий и описанию уникальной переходной зоны между подземной и поверхностной биосферами. Более подробные сведения о проведенном исследовании можно найти в статье на сайте OpenDubna.Ru.
Глубокая подземная биосфера является одной из наименее исследованных экосистем на планете. По оценкам, она составляет от 12 до 20 % всей биомассы на Земле, сопоставимой с биомассой всех лесов и морских экосистем. Более 99% микроорганизмов, обитающих в этой среде, такие как бактерии и археи, невозможно вырастить в лабораторных условиях. В связи с этим подземная биосфера часто называется "темной материей биологической вселенной". Изучение таких микробных сообществ, особенно на границе бескислородных и кислородсодержащих сред, имеет важное значение для понимания глобальных биогеохимических процессов, происходящих в литосфере.
Объектом исследования стал гидротермальный источник, находящийся на глубине около 2 км в неиспользуемой части тоннеля Баксанской нейтринной обсерватории (БНО) ИЯИ РАН. В этом месте сформировались уникальные условия, когда лишенные кислорода воды, насыщенные газами, исходящими от периферической магматической камеры Эльбруса, вступают в контакт с атмосферным воздухом.
Для анализа состава микробного сообщества ученые использовали метод метагеномного секвенирования, который позволяет исследовать генетический материал всех организмов в образцах, взятых непосредственно на месте, без необходимости в культивировании, что практически невозможно для большинства природных сообществ.
Анализ выявил 19 геномов, относящихся к различным группам бактерий. Ученые обнаружили, что микробное сообщество источника БНО обладает высоким метаболическим разнообразием. Ключевые процессы в этом сообществе связаны с трансформацией соединений, поступающих из магматической камеры: большинство организмов способны получать энергию, окисляя водород, метан, аммиак и двухвалентное железо.
Исследование подтвердило наличие как аэробных, так и строго анаэробных групп, что свидетельствует о существовании зон с различным уровнем доступа кислорода. Одной из наиболее интересных находок стали "хищные" цианобактерии, которые питаются другими микроорганизмами. Сравнительный анализ показал уникальность баксанского сообщества: оно не похоже ни на обитателей глубоких гранитных массивов, где преобладают анаэробные условия, ни на представителей карстовых пещер, где царят аэробные условия. Уникальные геохимические условия, характеризующиеся постоянным поступлением вулканических субстратов в сочетании с доступом кислорода и нейтральным pH воды источника, обусловливают эту уникальность.
В исследовательской работе впервые детально описаны структура и функции микробного сообщества на границе глубокой подземной и поверхностной биосфер. "Полученные данные описывают новый тип биологического сообщества и предлагают модель для изучения микробной колонизации в переходных зонах, где сталкиваются обитатели двух разных экосистем", – отметила начальник сектора молекулярной генетики клетки ЛЯП ОИЯИ Елена Кравченко.
На основе классификации собранных геномов ученые идентифицировали шесть новых родов бактерий, которым были присвоены кандидатные названия, отражающие географию поиска и вклад в работу Объединенного института и ИЯИ РАН. Статья с результатами данного исследования опубликована в журнале Microbiology Spectrum. Ее авторами стали сотрудники сектора молекулярной генетики клетки ЛЯП ОИЯИ (Кирилл Тарасов, Михаил Зарубин, Алена Яхненко и Елена Кравченко) и Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН (Альберт Гангапшев). Исследование было выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект № 24-24-00003).
Материал подготовлен на основе информации, предоставленной Лабораторией ядерных проблем.