Ученые обнаружили новый тип микробов в "критической зоне" Земли — области в глубине почвы, которая восстанавливает качество воды. Подземные воды, которые становятся питьевой водой, проходят через места, где живут эти микробы, и они поглощают оставшиеся загрязняющие вещества. Статья "Диверсификация, адаптация к нишам и эволюция нового типа микробов, процветающего в глубине "критической зоны" опубликована в Трудах Национальной академии наук.

ритическая зона простирается от верхушек деревьев до глубины 700 футов в почве. Эта зона поддерживает большую часть жизни на планете, поскольку она регулирует важнейшие процессы, такие как формирование почвы, круговорот воды и круговорот питательных веществ, которые жизненно важны для производства продуктов питания, качества воды и здоровья экосистемы. Несмотря на свою важность, глубокая критическая зона — это новая граница, потому что это большая часть Земли, которая относительно мало изучена.

Джеймс Тидже, эксперт в области микробиологии из Мичиганского государственного университета

Что исследователи обнаружили в глубоких слоях Критической зоны

Тидже, почётный профессор Мна кафедре микробиологии, генетики и иммунологии, а также на кафедре растениеводства, почвоведения и микробиологии, обнаружил в этом огромном, неизведанном мире микробов совершенно новый тип, или основную категорию, микробов под названием CSP1-3.

Этот новый тип был обнаружен в пробах почвы как в Айове, так и в Китае на глубине до 21 метра. Почему в Айове и Китае? Потому что в этих двух регионах очень глубокие и похожие почвы, и исследователи хотели узнать, встречаются ли они повсеместно, а не только в одном регионе, — сказала Тидже. Команда Тидже извлекла ДНК из этих глубинных слоёв почвы и обнаружила, что предки CSP1-3 жили в воде — в горячих источниках и пресной воде — много миллионов лет назад. В ходе эволюции они пережили по крайней мере один крупный переход в новую среду обитания, чтобы заселить почву — сначала верхний слой, а затем и глубинные слои. Тидже также обнаружил, что микробы были активными.

Большинство людей подумали бы, что эти организмы похожи на споры или находятся в состоянии покоя. Но одно из наших ключевых открытий, которые мы обнаружили, изучив их ДНК, заключается в том, что эти микробы активны и медленно растут.

Джеймс Тидже, эксперт в области микробиологии из Мичиганского государственного университета

Тидже также был удивлён, обнаружив, что эти микробы не были редкостью в сообществе, а доминировали в нём; в некоторых случаях они составляли 50 процентов или более от всего сообщества, чего никогда не бывает в поверхностных почвах.

Я считаю, что это произошло потому, что в глубине почвы совсем другая среда, и эта группа организмов эволюционировала в течение длительного периода времени, чтобы приспособиться к этой бедной почве.

Джеймс Тидже, эксперт в области микробиологии из Мичиганского государственного университета

Как микробы очищают воду

Почва — это самый большой фильтр для воды на нашей планете. Когда вода проходит через почву, она очищается с помощью физических, химических и биологических процессов. Поверхностный слой почвы, в котором находится большинство корней растений, часто представляет собой очень небольшой объём почвы, через который дождевая вода быстро проходит. Но в более глубоких слоях почвы объём гораздо больше. Именно здесь на помощь приходят CSP1-3. Они питаются углеродом и азотом, которые вымываются из верхнего слоя почвы, чтобы завершить процесс очистки.

CSP1-3 — это санитары, которые убирают то, что попало в поверхностный слой почвы. У них есть работа.

Джеймс Тидже, эксперт в области микробиологии из Мичиганского государственного университета

Что же дальше?

Следующий шаг, по словам Тидже, — вырастить некоторые из этих микробов в лаборатории, и если они вырастут, мы сможем больше узнать об их уникальной физиологии, которая позволяет им так успешно существовать в этой глубоководной среде. Это непросто. Большинство микроорганизмов не выращивают в лабораторных условиях, потому что очень трудно воспроизвести условия, в которых они живут и растут.

Например, поскольку предки CSP1-3 жили в горячих источниках, лаборатория Тидже пытается выращивать их при высоких температурах в качестве одного из примеров тестирования новых условий выращивания на основе информации из их геномов. Но если кто-то и может это сделать, то Тидже может, поскольку он также открыл микробы, способные дехлорировать хлорированные соединения. Тидже заметил, что физиология CSP1-3, обусловленная их биохимией, отличается от других, поэтому у них могут быть интересные гены, которые можно использовать для других целе. Например, ученые все еще не знают, способны ли они перерабатывать стойкие загрязняющие вещества, и если бы мы это узнали, то могли бы помочь решить одну из самых насущных проблем Земли.

Один из 3000 человек рискует получить разрыв лёгкого из-за дефектного гена.

Фото: Unsplash+ (Fellipe Ditadi)