ИСТИНА

Сульфатредуцирующие бактерии (СРБ), рассматриваемые в течение многих лет как строгие анаэробы, способны существовать в ряде биотопов, подвергающихся воздействию кислорода. Поскольку СРБ являются анаэробными микроорганизмами, кислород и, в особенности, продукты его неполного восстановления токсичны для их клеток, поэтому многие СРБ выработали разнообразные стратегии и механизмы антиокислительной защиты, включающие в себя в том числе и уникальные ферменты. Изучение новых изолятов СРБ из аэробных местообитаний представляет собой ценный источник информации для открытия и исследования новых систем антиокислительной защиты. Водная толща Черного и Балтийского морей является прекрасным объектом для изучения способности сульфатредуцирующих бактерий сохранять физиологическую активность в присутствии различных концентраций кислорода. Связано это с тем, что глубоководная зона Черного моря представляет собой меромиктический водоем, в котором только верхние 90-150 м водной толщи содержат кислород. В Балтийском море значительный дефицит кислорода или его полное отсутствие наблюдается практически во всех впадинах с глубиной более 80-90 метров. Различные подводные течения способствуют не только постоянному обмену между кислородными и бескислородными водами, но и приводят к проникновению и распространению анаэробных микроорганизмов в аэробной водной толще. В данной работе проводилось изучение биоразнообразия СРБ в аэробных водах и зоне хемоклина Черного и Балтийского морей с использованием как молекулярных (ПЦР и флуоресцентной in situ гибридизации – FISH), так и традиционных микробиологических (выделение накопительных и чистых культур) методов. При проведении ПЦР использовались праймеры, специфичные к участку гена диссимиляционной сульфитредуктазы (dsrB), характерного для всех представителей СРБ, и к гену 16S рРНК шести филогенетических групп СРБ. In situ гибридизацию проводили с 16S рРНК- специфичными флуоресцентно мечеными зондами на домены Eubacteria, Archaea и основные рода СРБ. Использование одновременно двух молекулярных методов позволяет дать комплексную оценку биоразнообразия СРБ, поскольку ПЦР дает возможность учитывать даже незначительное присутствие соответствующих молекул ДНК в пробах, в то время как с помощью FISH выявляются только физиологически активные клетки микроорганизмов. В Черном море исследовались пробы, взятые из аэробных вод (30 и 100 м), зоны хемоклина (145, 165, 180 м) и верхней анаэробной зоны (200 м) в летний период 2008-2010 гг. на станции континентального склона с глубиной 1300 м. С помощью ПЦР было показано наличие во всех пробах гена dsrB, а следовательно, присутствие ДНК сульфатредукторов. Из физиологических групп СРБ было показано присутствие ДНК групп Desulfotomaculum, Desulfococcus-Desulfonema-Desulfosarcina и Desulfovibrio-Desulfomicrobium во всех трех зонах, а группы Desulfobacter – в верхних аэробных и анаэробных водах. ДНК групп Desulfobulbus и Desulfobacterium обнаружено не было. В ходе исследований было показано, что использование метода так называемой «вложенной» ПЦР (когда в качестве ДНК-матрицы используется продукт амплификации гена 16S рРНК Eubacteria) является более предпочтительным в исследовании сообщества СРБ, т.к. он имеет большую чувствительность. С помощью FISH было показано преобладание в поверхностных водах Черного моря физиологически активных сульфатредукторов родов Desulfovibrio и Desulfotomaculum, а в зоне хемоклина – представителей рода Desulfomicrobium. Противоположная картина наблюдалась в выделенных из этих зон накопительных культурах: Desulfomicrobium преобладали в накопительных культурах из аэробных вод, а Desulfovibrio и Desulfotomaculum – в накопительных культурах из зоны хемоклина. На данный момент за счет внесения дополнительных микроэлементов в стандартную среду Видделя удалось выделить в чистую культуру бактерии рода Desulfofrigus sp., а в смешанную культуру – Desulfosporosinus sp. (также в этой культуре присутствует Vibrio sp.). В Балтийском море пробы отбирались в июле 2011 г. в российском секторе Гданьской впадины с глубин 0, 10, 30, 50, 80, 102 и 107 м. Здесь резкое снижение кислорода (зона хемоклина) начиналось с глубины 80 м. В придонном горизонте (107 м) появлялись следы сероводорода, а содержание кислорода составляло 0,2 мл/л. С помощью ПЦР нами было показано наличие во всех пробах гена диссимиляционной сульфитредуктазы (dsrB). ДНК сульфатредукторов, относящихся к группам Desulfotomaculum, Desulfococcus-Desulfonema-Desulfosarcina и Desulfovibrio- Desulfomicrobium обнаружили во всех трех зонах, различающихся по количеству содержащегося в воде кислорода, а ДНК Desulfobacter – только в аэробных водах. С помощью FISH было показано, что доля активных эубактериальных клеток на различных глубинах колеблется от 18 до 65% от численности всех клеток с максимумом в аэробной зоне на глубине 30 м. Но обнаружить физиологически активные клетки сульфатредукторов в статистически достоверных количествах нам пока не удалось. В пользу присутствия клеток сульфатредукторов в аэробных водах и зоне хемоклина Балтийского моря свидетельствует тот факт, что нами были получены активные накопительные культуры СРБ из данных вод. В настоящее время ведутся исследования филогенетического разнообразия полученных накопительных культур. Таким образом, нами показано присутствие физиологически активных сульфатредуцирующих бактерий в аэробной водной толще Черного моря. Также были выделены накопительные и чистые культуры СРБ из Черного моря и накопительные культуры из Балтийского моря. В дальнейшем мы предполагаем провести детальное исследование систем антиокислительной защиты, обуславливающих аэротолерантность клеток морских СРБ, выделенных нами в чистые культуры. Данные исследования могут иметь не только фундаментальное научное значение, но и практическое применение, т.к. известно, что аэротолерантные СРБ принимают активное участие в процессах биокоррозии металлических сооружений.