Ученые Томского государственного университета и Пущинского института биохимии и физиологи микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН описали новый вид микроорганизмов — архей, найденных в пробах воды из скважины у поселка Парабель на севере Томской области. Микроорганизм, живущий на глубине почти три километра без света и кислорода в горячей воде, активно производит метан — один из самых активных парниковых газов.
Метагеномный анализ показал, что 25,54 % микробного сообщества в воде приходится на архей рода Methanothermobacter не известного ранее вида (MAG): ближайший родственник —Methanothermobacter marburgensis — совпадает с ним лишь на 92,66 %. Чтобы получить живую культуру, исследователи ждали 12 месяцев появления метана при 55 оС, затем провели пересевы с антибиотиками, чтобы избавиться от «соседей». Полученный штамм назвали K4ᵀ. Сравнение его генома с тем самым «виртуальным» MAG показало совпадение на 99,96 %. То есть выращенный микроб — действительно доминирующий обитатель глубинной воды, а не случайный попутчик. Новый вид назвали Methanothermobacter tomskensis — в честь Томского области, где он был найден.
Архея, описанная в статье, — это хемолитоавтотроф, который «ест» водород и углекислый газ, поднимающиеся из недр Земли, и «выдыхает» метан. Ученые смогли измерить скорость процесса с помощью радиоактивной метки (бикарбонат натрия, меченный изотопом 14C). Она составила 5,45 ±0,528 нмоль CH4 на литр в сутки.
«Это серьезная цифра. Она сопоставима с активностью метаногенов в донных отложениях обычных озер и морей — местообитаниях, где протекает активный метаногенез. Изотопный анализ метана показал: половина его в пробе имеет биологическое происхождение, а половина — глубинная, из недр Земли. То есть под нами, на глубине нескольких километров, работает живой метановый реактор. И он огромный — фактически, это Западно-Сибирский артезианский бассейн, его площадь около трех миллионов квадратных километров. Этот «реактор» — неучтенный источник эмиссии метана. Пусть и не весь произведенный объем выбрасывается в атмосферу, но вклад невидимых подземных обитателей в цикл углерода на планете довольно значительный», — рассказала руководитель проекта, заведующая кафедрой физиологии растений, биотехнологий и биоинформатики Биологического института ТГУ Ольга Карначук.
Биологи ТГУ — признанные эксперты по глубинным микроорганизмам. Одна из недавних находок ученых — бактерия Desulforudis audaxviator, на которую десять лет безуспешно «охотились» исследователи из разных стран. Этот микроорганизм, известный как «смелый путешественник» (отсылка к роману Жюля Верна), живет в полной темноте и без кислорода, получая энергию за счет радиоактивного распада в недрах. Сравнив геном сибирского изолята с африканским (определен в пробах по ДНК), ученые увидели, что геномы абсолютно идентичны.
Из других подземных скважин был выделен еще один родственник десульфорудиса, у которого обнаружен такой же эволюционно застывший геном. Новая бактерия Desulfosceptrum tomskense питается только водородом и углекислым газом, поступающими из недр Земли. Ранее выдвигалась гипотеза, что подобные десульфорудису бактерии могут жить в определенных местах под поверхностью Луны, где есть все необходимое — вода, водород и углекислый газ.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.
