Сотни обильных пресноводных микробов наконец-то выращены для лабораторных исследований.

от

До сих пор большинство усилий по культивированию микробов было сосредоточено на быстрорастущих организмах, которые развиваются в средах, богатых питательными веществами. Это привело к тому, что многие из наиболее распространённых водных микробов, медленнорастущие олиготрофы, адаптированные к условиям с низким содержанием питательных веществ, оставались в значительной степени неизученными.

Международная команда под руководством Михаэлы Зальхер из Биологического центра Чешской академии наук и главы Лаборатории культивирования микробов и экогеномики в Чешских Будейовицах и Беттины Зоннтаг из исследовательского отдела лимнологии на озере Мондзее при Инсбрукском университете восполнила этот пробел. Учёные успешно вырастили 627 чистых штаммов из 72 родов в 14 озёрах Центральной Европы.

Их недавнее исследование, опубликованное в Nature Communications, знаменует значительный прорыв в микробиологии, позволив ввести в культуру большую коллекцию ранее некультивируемых пресноводных бактерий. Эти организмы давно известны как весьма распространённые в природе, но редко представлены в публичных коллекциях культур.

Команда использовала метод высокопроизводительного разбавления до вымирания со специально разработанными средами, которые имитируют естественную озёрную воду с низкой концентрацией питательных веществ. Это поддерживает рост олиготрофов, избегая при этом чрезмерного роста быстрорастущих конкурентов.

Этот метод позволил получить богатое разнообразие культивируемых микробов, включая штаммы из 15 из 30 наиболее распространённых пресноводных бактериальных родов. Они составляют до 72% родов, обнаруженных в образцах окружающей среды (в среднем 40%), и охватывают ключевые линии, широко распространённые в глобальных пресноводных системах.

Новая коллекция культур включает множество ранее некультивируемых таксонов из классических пресноводных типов (например, актиномицетота, псевдомонадота, веррукомикробиотота, бактериоитота) и первого свободноживущего пресноводного представителя арамитимонадота.

Среди культивируемых штаммов — многие из наиболее распространённых пресноводных бактериальных родов, включая представителей пресноводного рода SAR11 Fontibacterium, метилотрофный Methylopumilus и пресноводных специалистов, таких как Planktophila. Эти таксоны традиционно недостаточно представлены в публичных репозиториях из-за их медленного и нестабильного роста и неизвестных требований к росту.

Метагеномное секвенирование тех же озёрных образцов показало, что культивируемые штаммы близко соответствуют метагеномно собранным геномам (MAGs), подтверждая значимость культур для естественных микробных сообществ. Исследователи также проанализировали более 460 общедоступных пресноводных метагеномов с шести континентов, подтвердив, что многие из этих таксонов широко распространены по всему миру.

Полногеномное секвенирование 87 культивируемых штаммов выявило два новых семейства, девять новых родов и 41 новый вид. Секвенированные геномы дают представление об экологической адаптации к пресноводной среде.

Новые культуры восполняют существенный пробел в микробиологических исследованиях, предоставляя доступ к модельным организмам, которые многочисленны в природе, но редко культивируются в лаборатории. Это позволяет проводить контролируемые эксперименты для ответа на фундаментальные экологические и эволюционные вопросы: как эти микробы взаимодействуют? Каковы их ограничения роста? Как на них могут повлиять изменения окружающей среды?

Новая коллекция штаммов и геномов находится в открытом доступе, предлагая фундаментальный ресурс для исследователей, изучающих роль микробов в круговороте углерода и питательных веществ, качестве воды, устойчивости экосистем и многом другом.

Предоставлено Инсбрукским университетом.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте