BioScience Blog – Научный Биологический блог

Микроорганизмы, способные диссимиляционно восстанавливать минералы трехвалентного железа Fe (III), не образуют отдельной филогенетической группы и найдены в различных таксонах прокариот. Из литературных источников известно несколько физиологических стратегий восстановления нерастворимых минералов Fe (III) микроорганизмами. Целью данной работы было исследование филогенетического состава микробного сообщества, восстанавливающего нерастворимые минералы Fe (III) в качестве акцептора электронов в условиях прямого и ограниченного контакта клеток микроорганизмов с поверхностью минерала. Из осадка и воды пресного термального источника Долины Гейзеров Камчатки были получены накопительные культуры термофильных анаэробных железовосстанавливающих микроорганизмов (ТЖВМ). Накопительные культуры инкубировали при температуре 65°С и рН 6,8. Донорами электронов служили ацетат и лактат. В качестве акцепторов электронов выступали ферригидрит, доступный для клеток микроорганизмов, и ферригидрит, изолированный от прямого контакта с клетками путем заключения его в гранулы альгината (1,5%). Для исследования возможного использования прокариотами экзогенных медиаторов железоредукции в среду добавлялся антахинон-дисульфонат (0,1 мМ). Из 6 устойчивых накопительных культур ТЖВМ (3 последовательных 5% (об.) пересева) была выделена тотальная ДНК. Фрагменты генов 16S рРНК были амплифицированы с использованием таксон-специфичных праймеров к домену Bacteria и разделены с помощью метода денатурирующего градиентного гель-электрофореза с последующим определением нуклеотидной последовательности индивидуальных микроорганизмов. Сравнительный анализ генов 16S рРНК двух накопительных культур, восстанавливающих Fe (III) путем прямого контакта клеток с поверхностью минерала, показал наличие двух ТЖВМ Sphingomonassp. и Carboxydocellasp. со степенью сходства нуклеотидных последовательностей с ближайшими культивируемыми организмами Sphingomonasechinoids- 90% и Carboxydocellaferrireducens- 97%, соответственно. Четыре накопительные культуры восстанавливали ферригидрит в отсутствие прямого контакта клеток с поверхностью минерала. Две накопительные культуры ТЖВМ были способны восстанавливать железо с помощью эндогенных медиаторов и содержали представителей типа Firmicutes, класс Clostridia – Carboxydothermussp., Desulfotomaculumsp., Thermobrachiumsp., Caldicellulosiruptorsp., Carboxydothermussp., Carboxydocellasp. Для большинства родов охарактеризованных бактерий была показана способность к железоредукции. Две накопительные культуры восстанавливали ферригидрит с помощью экзогенного медиатора железоредукции. Филогенетический анализ этих накопительных культур выявил представителей двух типов: Firmicutes, класс Clostridia – Carboxydothermussp., Thermincolasp., Gelriasp., класс Thermolithobacteria – Thermolithobactersp. и Thermotogae, класс Thermotogae -Fervidobacteriumsp., Thermotogasp. Проведённый филогенетический анализ выявил представителей термофильных анаэробных бактерий, способных восстанавливать нерастворимые минералы Fe (III) в условиях прямого и ограниченного контакта клеток микроорганизмов с поверхностью минерала, относящихся к различным филогенетическим и физиологическим группам.