Группа морских биологов из Китая описала новый вид морских бактерий, выделенных из глубоководного холодного источника. Как оказалось, микроорганизм обладает рядом уникальных характеристик, среди которых — особый тип деления, нехарактерный для бактерий этого класса, и специальный хронический вирус, помогающий организму-хозяину усваивать питательные вещества.
Новый вид глубоководных бактерий Poriferisphaera hetertotropicis / © Rikuan Zheng et al, eLife (2023)
Бактерии типа Planctomycetes широко распространены в озерах, болотах, почве, пресной и морской воде, где играют важную экологическую роль в круговороте углерода и азота. На протяжении десятилетий бактерии этого типа стирали границы между прокариотами и эукариотами, поскольку имели черты и тех, и других. Так, представителей типа Planctomycetes отличают от обычных бактерий метод деления клеток, метод поглощения окружающих веществ, а также более сложное внутреннее строение и строение оболочки клетки.
Несмотря на свою уникальность, детальный метаболизм многих представителей Planctomycetes остается малоизученной темой. Поэтому морские биологи из Института океанологии Китайской академии наук решили исследовать наименее исследованную область обитания этих микроорганизмов — глубоководные отложения. Результаты ученые подробно описали в статье, опубликованной в журнале eLife.
Работа с глубоководными отложениями крайне осложнена из-за логистических трудностей, связанных с отбором проб и культивированием глубоководных штаммов. Чтобы изолировать новую бактерию, команда исследователей взяла образцы отложений из глубоководного холодного источника, а затем стимулировала их рост, дополняя стандартную питательную среду антибиотиком и дополнительным источником азота. В результате ученым удалось идентифицировать новый штамм, который рос быстрее остальных и, вероятно, принадлежал к роду Poriferisphaera.
Тем не менее новый штамм, обозначенный как ZRK32, не был похож на уже известные бактерии этого рода. Следовательно, ZRK32 — новый вид. Биологи предложили назвать его Poriferisphaera hetertotropicis. Чтобы узнать больше о новом виде бактерий, исследователи изучили его рост и особенности процессов размножения.
Оказалось, P. hetertotropicis, в отличие от других членов класса Phycisphaerae, размножается посредством почкования, при котором на родительской клетке образуются шаровидные выпячивания, в последующем развивающиеся и отделяющиеся как дочерние клетки.
Кроме того, уникальность этого микроорганизма подчеркивает наличие хронического бактериофага, помогающего P. hetertotropicis резко ускорить свой рост за счет повышения эффективности усваивания различных источников азота.
Суть симбиотических отношений бактерии и хронического фага ZRK32 в том, что в присутствии большого количества различных источников азота (нитратов и аммония) в P. hetertotropicis активируется геном бактериофага. Помимо генов, кодирующих фаг-ассоциированные белки (необходимые для сборки оболочки вируса), он содержит множество вспомогательных метаболических генов, ускоряющих метаболизм азота в основном путем синтеза азотсодержащих аминокислот. Филогенетический анализ этих генов показал, что они могли быть получены фагом ZRK32 от бактерии рода Pseudomonas, после чего горизонтальным переносом генов оказаться уже в P. hetertotropicis.
«Этот фаг ZRK32 представляет собой хронический бактериофаг, который постоянно живет внутри хозяина, периодически активизируясь, но не убивая его. Наши результаты дают новое представление о метаболизме азота у бактерий Planctomycetes и подходящую модель для изучения взаимодействия между бактериями и вирусами», — подытожили авторы исследования.
