В удивительном мире горячих источников обнаружены уникальные микробные сообщества, многие представители которых до сих пор не изучены в чистых культурах. Особенно интересны термофильные микроорганизмы — удивительные создания, способные процветать при экстремально высоких температурах благодаря особой стабильности их белковых структур. Эта уникальная особенность открывает широкие перспективы для их применения в различных областях биотехнологии. Замечательным открытием стало выделение анаэробной термофильной бактерии Thermoanaerothrix solaris из источника Солнечный, расположенного в кальдере Узон на Камчатке. Этот удивительный организм демонстрирует активный рост при температурах от 47°С до 75°С, эффективно разлагая различные биополимеры – целлюлозу, хитин, крахмал, ксилан и другие соединения. Особенно важна способность бактерии перерабатывать растительную биомассу.
Кальдера Узон, представляющая собой остатки древнего вулкана, расположилась в юго-западной части Камчатского полуострова, образуя единую впечатляющую гидротермальную систему с знаменитой Долиной гейзеров. На сравнительно компактной территории термальных полей кальдеры сосредоточены тысячи горячих источников, что на протяжении десятилетий привлекает внимание исследователей-микробиологов. Удивительные термофильные бактерии и археи прекрасно себя чувствуют в горячих источниках при температурах, приближающихся к точке кипения воды, благодаря своим уникальным термостабильным белкам и другим биополимерам. Ферментативные системы этих микроорганизмов находят широчайшее практическое применение в современной биотехнологии, что поддерживает неугасающий интерес к поиску новых термофильных видов.
Источник Солнечный в кальдере Узон получил свое романтическое название благодаря живописным оранжевым отложениям оксида железа. Богатство и разнообразие населяющих его термофильных микроорганизмов обусловлено постоянным притоком органических веществ – растительных биополимеров из окружающего болотистого массива. Талантливые исследователи из МГУ и ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН совершили важное открытие, выделив из вод этого источника новую термофильную бактерию. Микроорганизм отнесли к роду Thermanaerothrix (термофильная анаэробная нить), а видовое название solaris было дано в честь места обнаружения – источника Солнечный.
Новая бактерия обладает поразительным строением: ее клетки представляют собой изящные и невероятно длинные нити толщиной всего 0.2-0.3 мкм при длине от 10 до 200 мкм. T. solaris великолепно развивается в лабораторных условиях при температуре 50-70°С, строго в бескислородной среде, эффективно используя для роста широкий спектр биополимеров: целлюлозу, ксилан, хитин, крахмал и множество других соединений. Исследователи подтвердили активность соответствующих гидролаз биохимическими методами. Примечательно, что способность разлагать такое разнообразие полимеров выгодно отличает новый организм от единственного ранее известного представителя этого рода – Thermanaerothrix daxensis.
«Проведенный нами полногеномный анализ T. solaris убедительно подтвердил принадлежность этого организма к новому виду, — делится открытием заведующая кафедрой микробиологии биологического факультета МГУ Елизавета Бонч-Осмоловская. — Особенно впечатляет, что геном новой бактерии содержит как минимум 114 генов, кодирующих разнообразные гидролазы. Учитывая высокую стабильность всех белков этого организма, T. solaris имеет блестящие перспективы применения в биотехнологии для переработки растительной биомассы. Это открывает возможности для эффективного получения биотоплива и совершенствования качества кормов. Повышенная температура не только ускорит процесс, но и предотвратит нежелательное вмешательство посторонней микробиоты».
