Дослідники виявили новий вид морських бактерій, які розмножуються за допомогою унікального процесу брунькування та вивільняють віруси для полегшення метаболізму азоту.
Дослідники виділили з морського дна океану новий штам морських бактерій з унікальними характеристиками.
Дослідження, нещодавно опубліковане в журналі eLife, вітається редакторами як значний внесок у наше розуміння фізіологічних процесів у глибоководних бактеріях Planctomycetes. У ньому висвітлюються унікальні властивості, включно з унікальним методом поділу клітин, який виділяє його як єдиний відомий вид у класі бактерій Phycisphaerae, який використовує чітку модель поділу, що брунькується.
Це надає, на думку редакторів, переконливі докази того, що новий вид активно бере участь у засвоєнні азоту та живе з хронічним вірусом (бактеріофагом), який полегшує метаболізм азоту. Кругообіг азоту бактеріями — це важливий процес, який вивільняє азот для створення нуклеїнових кислот, амінокислот і білків — будівельних блоків життя.
«До недавнього часу більшість досліджень сімейства бактерій Planctomycetes були зосереджені на штамах у прісноводних і мілководних середовищах океану через логістичні труднощі, пов’язані з відбором проб і культивуванням глибоководних штамів», — каже провідний автор Рікуан Чжен, науковий співробітник Інститут океанології Китайської академії наук, Пекін, Китай, і Національна лабораторія морських наук і технологій, Циндао, Китай. «Більшість бактерій Planctomycetes було виділено з використанням живильних середовищ, які є поганими поживними речовинами, тому ми хотіли побачити, чи використання насиченого поживними речовинами середовища дозволить культивувати та схарактеризувати членів цієї погано вивченої родини».
Щоб виділити нову бактерію, команда взяла зразки осаду з глибоководного холодного джерела, де, як відомо, мешкають бактерії Planctomycetes, а потім заохотила їх ріст, додавши в стандартне середовище для росту антибіотик рифампіцин і джерела азоту. Вони культивували ці збагачені бактерії на агарі та додатково оцінювали окремі колонії шляхом секвенування генів.
Серед бактерій вони ідентифікували штам під назвою ZRK32, який ріс швидше, ніж інші, і, ймовірно, належав до роду Poriferisphaera . Щоб підтвердити це, команда порівняла генетичну подібність між цим штамом та іншими представниками роду Poriferisphaera і виявила, що його можна відрізнити від Poriferisphaera corsica, єдиного іншого виду з дійсною опублікованою назвою. Це свідчить про те, що ZRK32 є новим видом, який команда пропонує назвати Poriferisphaera hetertotrophicis.
Щоб дізнатися більше про цей новий вид, команда вивчила його зростання та те, як він розмножується. Вони виявили, що, на відміну від інших членів сімейства Planctomycetes, Poriferisphaera hetertotrophicis краще росте в багатих поживними речовинами середовищах і розмножується за допомогою механізму брунькування, коли батьківські клітини створюють бруньки, які розвиваються в дочірні клітини.
Оскільки відомо, що сімейство бактерій Planctomycetes відіграє важливу роль у кругообігу азоту, команда потім дослідила, чи це також стосується Poriferisphaera hetertotrophicis. Щоб перевірити це, вони розглянули вплив різних азотовмісних речовин – нітратів, аміаку та діоксиду азоту – на ріст Poriferisphaera hetertotrophicis. Вони виявили, що додавання азоту у формі нітрату або аміаку посилює ріст, тоді як додавання його у вигляді нітриту гальмує ріст.
Вони також виявили, що додавання нітрату або аміаку викликало новий штам вивільнення бактеріофага – типу вірусу, який інфікує бактерії. Бактеріофаги широко поширені в океанах і можуть регулювати метаболізм азоту в бактеріях-господарях. Цей бактеріофаг, званий фагом ZRK32, зміг значно збільшити ріст Poriferisphaera hetertotrophicis та інших морських бактерій, сприяючи метаболізму азоту. Незважаючи на те, що генетичний аналіз команди показав, що Poriferisphaera hetertotrophicis містить усі необхідні гени для метаболізму нітратів і аміаку, хронічна інфекція цим бактеріофагом може допомогти ще більше оптимізувати метаболізм азоту.
«Наші аналізи показують, що штам ZRK32 є новим видом, який найкраще росте в багатих поживними речовинами середовищах і вивільняє бактеріофаг у присутності азоту», — підсумовує старший автор Chaomin Sun, професор Інституту океанології Китайської академії наук. і Національна лабораторія морських наук і технологій. «Цей фаг-ZRK32 є хронічним бактеріофагом, який живе всередині свого господаря, не вбиваючи його. Наші висновки дають нове уявлення про метаболізм азоту в бактеріях Planctomycete і придатну модель для вивчення взаємодії між Planctomycetes і вірусами». Джерело