Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 3
1. Экстремофильные микроорганизмы 6
1.1 Экстремофильные микроорганизмы в глубинных экосистемах суши и океана 8
1.2 Экстремофильные микроорганизмы в экосистемах, связанных с добычей металлов 9
2. Бактериофаги, их распространение в природе и экологическое значение 13
3. Методы молекулярной экологии 15
3.1 Молекулярные методы для исследования сообществ микроорганизмов 16
3.1.1 Методы, основанные на изучении нуклеиновых кислот
микроорганизмов 18
3.1.2 Протеомика и анализ ферментов 23
3.1.3 Анализ метаболитов микроорганизмов 23
ВЫВОДЫ 25
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 28
.....
разделы 4 и 5 изъяты
Прокариоты являются важной составляющей многих экстремальных экосистем Земли. Исследование экстремофильных микроорганизмов важно не только с точки зрения определения физико-химических границ функционирования живых систем, но и для понимания особенности циклов различных элементов в экстремальных экосистемах, в том числе антропогенных, а также при поиске новых биологически активных соединений для биотехнологии.
Терриконы угольных шахт, дренажные воды, рудничные стоки, горячие кислые источники и окружающие их горячие кислые почвы представляют собой экстремальные экосистемы с низким значением pH, величины которого колеблются от 1.5 до 4 [Rothschild, Mancinelli, 2001]. Кислотность этих сред обусловлена наличием в них серной кислоты, образующейся при окислении сульфидов, элементарной серы и железа. В настоящее время известны такие экстремофилы, связанные с кислыми сайтами добычи и переработки металлов, как Thiobacillus ferrooxidans, Sulfolobus acidocaldarius, Bacillus acidocaldarius, многие сульфатредуцирующие бактерии [Baker, Banfield, 2003].
Другим типом экстремальных местообитаний прокариот и бактериофагов являются глубинные экосистемы под поверхностью суши и под ложем океана. Глубинная биосфера Земли стала активно изучаться с 1990-х годов, когда было обнаружено, что подземные воды содержат большое количество жизнеспособных микроорганизмов [Ghiorse, Wilson, 1988]. Впоследствии были обнаружены прокариоты, обитающие на глубине 2.7 км и ниже при температуре 60 °C в песчаных отложениях Приатлантической низменности [Frederickson, 1991], вулканических туфах [Amy, 1992], озерных отложениях [Frederickson, 1995], гранитовых породах и грунтовых водах [Pedersen, Ekendahl, 1990; Pedersen, 1992], в глубинных горизонтах земной коры под ложем океана [Teske, 2005; Edwards et al., 2011, Brown, 2015]. Интерес к изучению микроорганизмов глубинной биосферы обусловлен тем, что они широко распространены и оказывают большое влияние на протекание геохимических процессов, миграцию веществ- загрязнителей и качество подземных вод [Balkwill, 1997].
Многие организмы экстремальных местообитаний до сих пор не получены в культурах, в связи с этим затрудняется их идентификация. Однако молекулярные методы изучения подземной биосферы, основанные на анализе нуклеиновых кислот микроорганизмов, позволяют определить их филогенетическую принадлежность и масштабы биоразнообразия.
Еще одной важной составляющей биосферы являются бактериофаги. Отмечено, что они играют важную роль в контроле численности и видового разнообразия бактерий, фитопланктона и бентоса, главным образом, участвуя в горизонтальном переносе генов [Wommack, Colwel, 2000]. Бактериофаги являются причиной 20% суточной гибели бактерий. Понимание значения вирусов в циркуляции органического углерода в Мировом океане изменили представления о структуре и функционировании микробной «петли» в водных экосистемах [Bratbak et al., 1992].
...
Получены данные о доминирующих филотипах бактерий в подземной термальной воде из глубинной скважины 1-Р. Впервые в подземных водах на территории РФ был обнаружен филотип, гомологичный Candidatus Desulforudis audaxviator. Наиболее близким валидно описанным родственником бактерии, доминирующей в накопительной культуре из воды глубинной скважины 1-Р, была нитчатая бактерия Levilinea saccharolytica (94%).
Получены ДГГЭ-профили доминирующих архей из проб осадков из экстремальных местообитаний в Улаганском и Кош-Агачском районах Республики Алтай. Все детектированные филотипы архей относятся к филуму Crenarchaeota. Часть филотипов архей имела лишь отдаленное сходство последовательности гена 16S рРНК (82-90%) с ближайшими валидно описанными родственниками, что свидетельствует о возможности выделения из этих местообитаний новых микроорганизмов и описания новых таксонов.
Получены ДГГЭ-профили доминирующих бактерий из проб воды и
осадков Республики Алтай. Половина найденных филотипов бактерий из экстремальных местообитаний республики Алтай относятся к филуму 0- proteobacteria, 25% - y-proteobacteria. Другие филотипы
классифицированы внутри филумов Bacteroidetes и Nitrospirae.
Большинство культивируемых бактерий из осадков месторождения Новый Акатуй, полученных на селективной среде, представлено представителями рода Desulfovibrio (5-proteobacteria).
В результате подбора оптимальных условий ПЦР с селективными праймерами, в культурах из глубинной воды скв. 1-Р обнаружены фрагменты ДНК бактериофага, ранее детектированного в метагеноме. Принадлежность ДНК искомому бактериофагу была подтверждена
секвенированием.
