ИСТИНА

Проект направлен на решение ранее неисследованной фундаментальной проблемы микробной экологии и биогеохимии Черного и Балтийского морей: количественную оценку активности СРБ в аэробных водах, выделение и идентификацию характерных филогенетических групп СРБ, а также исследование у выделенных изолятов механизмов устойчивости к кислороду. Биоразнообразие и активность СРБ в аэробных водах и хемоклине будут сопоставлены с достаточно хорошо исследованным процессом сульфатредукции в анаэробных водах Черного моря.

Впервые радиоизотопным методом в окисленных водах Черного моря был зафиксирован процесс сульфатредукции (СР), причем внесение ацетата и бутирата приводило к увеличению его интенсивности, как в аэробных, так и в анаэробных водах. С использованием 16S рРНК-специфичных олигонуклеотидных зондов методом флуоресцентной in situ гибридизации получены количественные данные по распределению сульфатредуцирующих бактерий (СРБ) в водной толще глубоководной зоны Черного моря. В аэробной зоне на глубине 30 м было выявлено значительное количество СРБ, относящихся к родам Desulfotomaculum, Desulfovibrio, а также Desulfobacter, тогда как на глубине 150 м у верхней границы хемоклина преобладали представители рода Desulfomicrobium. ПЦР с праймерами, специфичными к гену диссимиляционной сульфитредуктазы (dsrB), выявила наличие СРБ во всех исследованных (30-200 м) горизонтах водной толщи. С использованием вложенной ПЦР с праймерами, специфичными к участкам гена 16S рРНК основных шести филогенетических групп СРБ, установлено, что доминантными группами СРБ от поверхности и до нижней границы хемоклина являются Desulfococcus-Desulfonema-Desulfosarcina (группа 5) и Desulfovibrio-Desulfomicrobium (группа 6). Денатурирующий градиентный гель-электрофорез (DGGE) продуктов амплификации гена dsrB выявил различные профили электрофоретических полос в исследуемых пробах, что свидетельствует о различном филогенетическом составе СРБ на соответствующих глубинах. Из аэробной толщи воды Черного моря, с глубины 30 м, была выделена чистая культура психрофильной грамотрицательной, неспорообразующей СРБ, имеющей на основе анализа последовательности гена 16S рРНК 99% сходства с СРБ Desulfofrigus fragile, выделенной из морских арктических осадков у побережья Свальбарда. Проведены исследования активности и разнообразия СРБ в водной толще Гданьской впадины, а также в мелководных осадочных отложениях Вислинского, Куршского и Финского заливов. Аналогично Черному морю, в Гданьской впадине процесс СР зафиксирован не только в придонных сероводородных водах, но и в окисленной зоне. Наличие гена dsrB в пробах тотальной ДНК также выявлено как в аэробной зоне (0-30 м) и более глубоких аэробных водах (50-80 м), так и в придонном анаэробном слое, содержащем свободный сероводород. ПЦР анализ выделенной из взвеси ДНК с использованием олигонуклеотидных праймеров, специфичных к участку гена 16S РНК основных филогенетических групп СРБ, подтвердил присутствие этих бактерий во всех исследуемых образцах водной толщи Гданьской впадины. Здесь, как и Черном море, доминантными группами СРБ были Desulfovibrio-Desulfomicrobium и Desulfococcus-Desulfonema-Desulfosarcina, хотя в минорных компонентах отмечались некоторые отличия. В осадочных отложениях заливов Балтийского моря процессы СР наблюдались не только в восстановленных подповерхностных горизонтах, но также и в окисленных самых верхних слоях. Однако по структуре сообщество окисленных и восстановленных осадков сильно отличалось. С использованием ПЦР с праймерами на 16S рРНК установлено, что в верхнем слое осадков детектировались только представители группы Desulfovibrio-Desulfomicrobium, наиболее устойчивой к окислительному стрессу. В восстановленных подповерхностных осадках разнообразие СРБ увеличивалось и включало представителей почти всех основных филогенетических групп. Таким образом, в ходе выполнения проекта установлено, что геохимическая активность СРБ не ограничивается только восстановленной зоной водной толщи и донных осадков морских водоемов. Некоторые СРБ (главным образом, представители группы Desulfovibrio-Desulfomicrobium), обладающие эффективными популяционными и ферментативными механизмами защиты от окислительного стресса, не только выживают, но и сохраняют физиологическую активность в присутствии кислорода, что позволяет им занимать нетипичную для СРБ эконишу. При снижении содержания или отсутствии кислорода, как в водной толще, так и в донных осадках происходит изменение структуры сообщества СРБ, сопровождающееся заметным увеличением их биоразнообразия.