В Йеллоустоне обнаружены уникальные микробы, вырабатывающие метан
В горячей воде Йеллоустонского национального парка были обнаружены две группы микробов. О существовании этих групп было известно ранее, поскольку была обнаружена их ДНК, и она явно отличалась от всего, что мы знали, но это первый раз, когда сами организмы были замечены и описаны. Статьи об открытии были опубликованы в журнале Nature.
Говорят, что коровы производят так много метана, что они вносят важный вклад в повышение глобальной температуры, но в каком-то смысле они оклеветаны, как и любой человек, чья пищеварительная система дает сбой. Главными виновниками являются одноклеточные организмы Euryachaeota, для которых млекопитающие являются лишь переносчиками. До недавнего времени Euryachaeota считались единственными формами жизни, которые производят метан в рамках своего естественного жизненного цикла, но десятилетие назад гены для производства фермента метилкофермент М-редуктазы (MCR) были обнаружены в горячих источниках. Это фермент, который используют все известные производители метана, но в этом случае он явно произошел от чего-то совсем другого.
«Все, что мы знали об этих организмах, — это их ДНК», — сказал в своем заявлении Роланд Хатценпихлер из Университета штата Монтана. «Никто никогда не видел клетки этих предполагаемых метаногенов; никто не знал, использовали ли они на самом деле свои гены метаногенеза или же они росли каким-то другим способом».
Место, где была обнаружена ДНК, и другие обнаруженные гены, указывали на то, что эти отсутствующие организмы процветали в очень жарких условиях, что делало маловероятным их сильное влияние на глобальный баланс метана. Тем не менее, что-то настолько отличающееся от остального древа жизни должно было быть интересным.
Хатценпихлер и его коллеги взяли образцы из горячих источников в Йеллоустонском национальном парке (когда он не извергался), температура которых колебалась от 61 до 72 °C. Экстремофилы (организмы, которые любят очень жаркие, кислые или соленые условия) обычно очень трудно выращивать в лаборатории, но Энтони Котц и доктор Крукенберг преуспели в этом случае.
Они обнаружили, что две новые группы организмов, названные ими Methanomethylicia и Methanodesulfokora, действительно производят метан. Это сделало бы их первыми метаногенами, известными за пределами Euryachaeota, если бы не китайско-голландская команда, выращивавшая в то же время другую Methanomethylicia. Вместо того чтобы участвовать в гонке, две команды подали заявки вместе, что привело к трем статьям в одном и том же журнале.
Удивительно, но Methanomethylicia, похоже, не ограничивается вулканической средой; она была у нас под носом все это время, например, на очистных сооружениях сточных вод. Команда из Института биогаза Китая и Университета Вагенингена нашла свой образец на нефтяном месторождении Шэнли, хотя при культивировании его численность достигала пика при температуре 45–65 °C , что показывает, что ему нравится жара. Что еще более важно, Methanomethylicia была там в желудках жвачных животных и водно-болотных угодий вместе с Euryachaeota, на которых мы сосредоточились.
Это не значит, что Methanomethylicia ответственна за часть метана из этих сред. Возможно, она выделяет газ только в горячих средах и растет другими путями в других местах.
«Моя лучшая ставка — иногда они растут, производя метан, а иногда делают что-то совсем другое, но мы не знаем, когда они растут, как и почему», — сказал Хатценпихлер. «Теперь нам нужно выяснить, когда они способствуют круговороту метана, а когда нет».
В идеале это могло бы привести к появлению способов заставить Methanomethylicia переключаться между режимами, сокращая выбросы мощного парникового газа.
Два новых открытия демонстрируют новый подход к производству метана, заключающийся в его использовании в качестве источника метанола и подобных молекул, а не CO2 или ацетата, как у известных нам эвриархеот.
Происхождение Methanomethylicia и Methanodesulfokora неизвестно, но предполагается, что они очень древние и, возможно, дают представление о первых формах жизни на Земле. Если это так, они также могли бы дать нам лучшее представление о том, что ищут при поиске жизни на других планетах.
Между тем, метанометилиция поднимает другие вопросы, например, почему у них есть трубки, соединяющие две или три клетки друг с другом, и является ли это неким подготовительным шагом к формированию многоклеточной жизни?
«Мы понятия не имеем, почему они их формируют. Подобные структуры редко встречаются у микробов. Возможно, они обмениваются ДНК; возможно, они обмениваются химическими веществами. Мы пока не знаем», — сказал Хатценпихлер.
Methanomethylicia и Methanodesulfokora относятся к типам Thermoproteota и Korarchaeia соответственно.