Вопреки биологическим закономерностям: российские учёные открыли причину широкого распространения термостойких бактерий

Российские учёные открыли, что термофильные бактерии, живущие в очагах подземных пожаров, способны проращивать свои споры и при умеренных температурах, около +15…+20 °С. Это противоречит известным биологическим закономерностям, отмечают авторы работы, поскольку раньше считалось, что споры бактерий могут прорасти только в стандартных для них условиях. Открытие объясняет, почему термофильные бактерии смогли широко распространиться по планете, а также имеет практическое значение для разработки сельскохозяйственных биопрепаратов на их основе.

• Клетка термофильной бактерии со спорой
• © Ольга Карначук

Учёные Томского государственного университета (ТГУ) выяснили причину широкого распространения термостойких бактерий на планете. Оказалось, что споры микроорганизмов могут прорастать не только в благоприятных для них условиях, но и в некомфортных. Об этом RT сообщила пресс-служба ТГУ. Результаты исследования опубликованы в журнале Frontiers in Microbiology (Q1).

Бактерии, растения и грибы способны образовывать споры — особую форму существования, которая может пережить даже самые неблагоприятные условия: экстремальные температуры, химические и радиационные воздействия. Споры бактерий в состоянии сохраняться тысячи лет, чтобы прорасти при благоприятных условиях.

Авторы работы изучили термофильные бактерии — микроорганизмы, которые обитают и размножаются в зоне высоких температур. Например, их можно обнаружить в подземных местах горения отходов добычи угля на месторождениях, где температура достигает +50…+60 °С.

• Температура на месте горения отходов добычи угля
• © Ольга Карначук

Открытием для биологов стало, что споры этих бактерий могут прорастать даже в крайне неблагоприятных для данных микроорганизмов условиях — при температуре около +15…+20 °С. Эти нормальные для млекопитающих температуры являются экстремальными для термофильных бактерий, поэтому ранее считалось, что в таких условиях они не смогут прорасти из спор — это противоречит всем известным биологическим закономерностям, отмечают авторы работы.

Открытие не только позволяет объяснить ранее непонятный для науки феномен широкого распространения термофилов по планете, но также имеет практическое значение.

• Прорастающие споры термофилов
• © Ольга Карначук

«Когда уголь горит под землёй, кислорода мало, поэтому там образуется угарный газ (СО), а не углекислота (CO2). Бактерии едят СО и сульфат, которого в угле очень много, и образуют сероводород, поэтому часто на местах угольных пожаров происходят большие выбросы сероводорода. Ранее считалось, что такие процессы могут происходить только при высокой температуре. Теперь мы знаем, что это не так. Продуцирование сероводорода происходит как в активной стадии пожара, так и при снижении температуры, только в одном случае газ с неприятным запахом вырабатывают бактерии, а в другом — их споры», — отметила в беседе с RT заведующая кафедрой физиологии растений, биотехнологии и биоинформатики Биологического института ТГУ Ольга Карначук.

Новые данные помогут в регуляции экологической обстановки в населённых пунктах, расположенных в угледобывающих районах, считают специалисты. Дело в том, что постоянная концентрация сероводорода, который считается ядовитым и может нанести вред человеку, нередко вынуждает людей покидать обжитое место.

Кроме того, полученные в рамках исследования данные могут продвинуть вперёд работы по созданию сельскохозяйственных биопрепаратов на основе спор.

Напомним, что споры бактерий и грибов входят в основу многих препаратов защиты растений от болезней и вредителей, так как способны подавлять развитие патогенов. Однако у таких биопрепаратов есть ограничение: запуск механизма их действия происходит только при достижении определённых температур.

«Если выяснится, что споры других бактерий тоже могут работать в неоптимальных условиях, этот фактор может сыграть важную роль в создании новых биопрепаратов и биотехнологий», — отметила Карначук.

По словам учёных, полученные данные также в перспективе могут быть использованы и в фармацевтике — в частности, в создании вакцин на основе спор бактерий, не требующих особого температурного режима при транспортировке и хранении.

Источник