Микробиологи из Стелленбошского университета в Южной Африке обнаружили ранее неизвестную бактерию, которая принадлежит к филуму ацидобактерий (Acidobacteriota). Это первый случай в истории ЮАР, когда ученым удалось не просто найти следы этой группы микробов, а официально описать ее нового представителя. Новому микробу присвоили статус кандидата в официальный классификатор и назвали Candidatus Dedyshia acidiphila («Дедишия ацидифила») в честь выдающегося российского микробиолога Светланы Дедыш (Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН). Научное сообщество ЮАР назвало род в её честь за ключевой мировой вклад в изучение и описание филума Acidobacteriota.
Ацидобактерии — одни из самых распространенных в почвах по всему миру. Однако они настолько капризны к условиям среды, что вырастить их в лаборатории невероятно сложно, поэтому большая их часть до сих пор не изучена. Между тем они являются главными «чистильщиками» планеты, легко расщепляя сложные растительные полимеры (целлюлозу, хитин), которые не под силу другим микробам. Без них земля была бы погребена под слоями негниющих листьев и древесины. Некоторые виды ацидобактерий умеют перерабатывать соединения азота, делая его доступным для других живых организмов. Эти бактерии способны выживать в загрязненных и закисленных почвах, поглощая и перерабатывая токсичные вещества и тяжелые металлы.
Сегодня ацидобактерии находятся в фокусе внимания многих агрономических исследований, поскольку умеют переводить труднорастворимый фосфор и железо из почвы в растворимую форму, которую корни растений могут легко впитать. Ряд видов умеет вырабатывать фитогормоны, которые заставляют корни культурных растений расти быстрее и сильнее. Ацидобактерии конкурируют за ресурсы с патогенными (вредными) грибами и бактериями в почве, вытесняя их и защищая урожай от болезней без использования химии.
Новый вид, Dedyshia acidiphila, был выделен из почвы, собранной в природном заповеднике Когельберг в Западном Кейпе, Южная Африка, и недавно был описан в Международном журнале систематической и эволюционной микробиологии.
Доктор Янка Питерс, первый автор статьи, которая работает на кафедре микробиологии Стелленбошского университета, говорит: «Мы собрали множество образцов почвы из разных мест заповедника, чтобы зафиксировать естественное разнообразие почвенного микробного сообщества. Самое интересное то, что каждый образец почвы содержит тысячи видов бактерий, многие из которых никогда не культивировались и не описывались. Используя специализированные методы культивирования, мы иногда можем вырастить организмы, которые до сих пор оставались скрытыми, например, Dedyshia acidiphila».
Поскольку более 99% почвенных бактерий «некультурны» (не растут на стандартных средах в лаборатории), то команда Питерс использовала особые хитрости (например, среды с экстремально низким содержанием питательных веществ, имитирующие голодный паек в дикой почве), чтобы заставить капризные ацидобактерии расти.
«Поиск подходящей питательной среды требует большого терпения и оптимизации. Некоторым ацидобактериям требуются месяцы или недели, а не дни, чтобы образовать видимые колонии. В случае с D. acidiphila на это ушло почти месяц», отмечает Янка Питерс.
Профессор Карин Джейкобс, специалист по микробной экологии и ведущий автор статьи, говорит, что это открытие имеет огромное значение: «Это представляет собой значительный шаг вперед в наших знаниях о редких видах в почве, которые вносят важный вклад в круговорот питательных веществ в почве».
По словам Питерс, это открытие демонстрирует, что почвы Южной Африки, и особенно такие очаги биоразнообразия, как Капская флористическая область (или финбош), содержат огромное количество неизученного микробного разнообразия.
Финбош представляет собой уникальный тип дикой кустарниковой растительности, который встречается исключительно на юге Южной Африки (в Капской области). Название переводится как «мелкий кустарник». Это одна из самых богатых экосистем на планете. На крошечном пятачке земли растет более 9000 видов растений (в основном жестколистные кустарники, верески, дикие луковичные цветы и знаменитая королевская протея — символ ЮАР). По концентрации видов на квадратный метр финбош превосходит даже тропические леса.
Земля в финбоше практически лишена фосфора, азота и других питательных веществ. Растения выживают там вопреки всему. Именно поэтому Янка Питерс и ищет там скрытые бактерии (вроде Dedyshia acidiphila): ученые хотят понять, как эти микробы помогают растениям «добывать еду» из абсолютно пустой почвы.
«Благодаря усовершенствованным методам культивирования, вероятно, еще много ранее неизвестных бактерий ждут своего открытия. Каждый новый культивируемый штамм помогает ученым лучше понять, как эти организмы влияют на здоровье почвы, круговорот питательных веществ и функционирование экосистемы», — добавляет она.
Теперь, когда бактерия официально описана и названа, следующим шагом является исследование ее экологической роли в почве.
«Мы хотим понять, какие питательные вещества он использует, как взаимодействует с другими микроорганизмами и какой вклад вносит в круговорот питательных веществ в экосистеме финбоша. Ее геном также дает представление о генах, которые могут производить новые ферменты или метаболические пути. В будущем это может найти применение в биотехнологии, сельском хозяйстве или науках об окружающей среде. В то же время мы продолжаем поиски дополнительных видов Acidobacteriota в почвах Южной Африки, поскольку каждый вновь выделенный штамм помогает заполнить пробелы в нашем понимании этой важной группы бактерий», — заключает Питерс.
Источник: Stellenbosch University.
На фото: кадр природного заповедника Когельберг, очага биоразнообразия в Капской флористической области – финбоша. Автор фото: Брайан ван Вилген.