Исследователи из МФТИ совместно с немецкими и российскими коллегами из РХТУ разработали революционный метод изучения микроорганизмов, способных выживать в экстремальных условиях. Они идентифицировали флуоресцентный краситель, открывающий возможность наблюдать жизнь бактерий в реальном времени.
Зачем изучать экстремофилов?
Исследование выживания микроорганизмов при неблагоприятных факторах критически важно как для фундаментальной науки, так и для практических приложений. Такая работа способна продвинуть поиски внеземной жизни, прояснить загадки истории Земли и дать ценные данные для биотехнологий. Как сообщают авторы из лаборатории перспективных исследований мембранных белков МФТИ, галофилы (буквально «любящие соль») даже обещают помощь в устранении нефтяных разливов; ключевая сложность заключается лишь в методиках эксперимента.
Экстремофилы и ключ к происхождению жизни
«Эти уникальные микроорганизмы часто обнаруживаются в древних соляных отложениях, возраст которых исчисляется миллионами лет,» — объяснил Валентин Борщевский, ведущий автор исследований и зам. заведующего Лабораторией перспективных исследований мембранных белков МФТИ. «Наш инновационный метод позволяет находить их в минералах и детально исследовать. Подобные изыскания могут открыть новые горизонты в понимании происхождения жизни на Земле: существуют гипотезы, что она была занесена из космоса в виде бактериальных форм».
Проблема соленой среды
Для изучения микробов в естественной среде биологам требуются особые селективные красители, дающие гораздо больше информации, чем наблюдение в неокрашенном образце. Однако традиционные флуоресцентные маркеры и связывающие их антитела в условиях высокой солености часто бесполезны. Дополнительным барьером служит толстая оболочка галофилов: до нынешнего момента никому не удавалось найти вещество для реального наблюдения за *живыми* бактериями без губительной для них подготовки.
Неожиданное решение из другой области клеточной биологии
Международная исследовательская группа нашла решение этой проблемы. Удивительно, но не потребовалось создавать совершенно новое вещество. Эффективным инструментом оказались продукты изначально разработанные для окрашивания митохондрий внутри эукариотических клеток.
Пояснение клеточных структур
Бактериальные прокариотические клетки лишены ядра и мембранных органелл. У эукариот (клетки животных, растений, грибов) есть и ядро, и другие структуры, включая митохондрии, где синтезируется АТФ — универсальная биологическая энергетическая «валюта». Интересно, что современная наука рассматривает митохондрии как бывших самостоятельных бактерий, ставших эндосимбионтами эукариот. У них даже сохранилась собственная ДНК!
MitoTracker в действии
Краситель MitoTracker успешно окрасил целый ряд микроорганизмов, включая Halobacterium salinarium, Haloferax sp., Halorubrum sp., Salicola sp. и Halomonas sp (где «sp» обозначает «один из видов рода»). Эксперименты не только показали возможность получения четких изображений и подсчета клеток, но и позволили отследить трансформацию Halobacterium salinarium: под влиянием негативного фактора вытянутые клетки превратились в сферические, что удалось зафиксировать на видео в реальном времени!
Глубокое изучение от Марса до Земли
Новый подход даст возможность выделять микроорганизмы в их естественном окружении — даже в гипотетических условиях марсианского грунта — и детально изучать их жизнедеятельность, сводя к минимуму помехи эксперимента.
«Галофильные микроорганизмы чрезвычайно сложны для изучения, так как стандартные биометоды часто не работают в их сверхсоленой среде,» — подчеркнул Иван Маслов, соавтор работы и студент 5 курса МФТИ. «Наше открытие проложит путь для решения множества задач: от перспективных биотехнологий и экологической защиты до разработки инновационных стратегий поиска жизни во Вселенной!»
Иллюстрация логотипа МФТИ
Источник: scientificrussia.ru
