Група морських біологів з Китаю описала новий вид морських бактерій, виділених з глибоководного холодного джерела. Як виявилося, мікроорганізм має ряд унікальних характеристик, серед яких – особливий тип поділу, нехарактерний для бактерій цього класу, і спеціальний хронічний вірус, що допомагає організму-господареві засвоювати поживні речовини.
Бактерії типу Planctomycetes широко поширені в озерах, болотах, ґрунті, прісній та морській воді, де відіграють важливу екологічну роль у кругообігу вуглецю та азоту. Протягом десятиліть бактерії цього типу стирали межі між прокаріотами і еукаріотами, оскільки мали риси і тих, і інших. Так, представників типу Planctomycetes відрізняють від звичайних бактерій методом поділу клітин, методом поглинання навколишніх речовин, а також більш складну внутрішню будову і будову оболонки клітини.
Незважаючи на свою унікальність, детальний метаболізм багатьох представників Planctomycetes залишається маловивченою темою. Тому морські біологи з Інституту океанології Китайської академії наук вирішили дослідити найменш досліджену область проживання цих мікроорганізмів — глибоководні відкладення. Результати вчені детально описали в статті, опублікованій в журналі eLife.
Робота з глибоководними відкладеннями вкрай ускладнена через логістичні труднощі, пов’язані з відбором проб і культивуванням глибоководних штамів. Щоб ізолювати нову бактерію, команда дослідників взяла зразки відкладень з глибоководного холодного джерела, а потім стимулювала їх зростання, доповнюючи стандартне живильне середовище антибіотиком і додатковим джерелом азоту. В результаті вченим вдалося ідентифікувати новий штам, який ріс швидше за інших і, ймовірно, належав до роду Poriferisphaera.
Проте новий штам, позначений як ZRK32, не був схожий на вже відомі бактерії цього роду. Отже, ZRK32 – новий вид. Біологи запропонували назвати його Poriferisphaera hetertotropicis. Щоб дізнатися більше про новий вид бактерій, дослідники вивчили його зростання і особливості процесів розмноження.
Виявилося, P. hetertotropicis, на відміну від інших членів класу Phycisphaerae, розмножується за допомогою брунькування, при якому на батьківській клітині утворюються кулясті випинання, яке надалі розвиваються і відокремлюються як дочірні клітини.
Крім того, унікальність цього мікроорганізму підкреслює наявність хронічного бактеріофага, що допомагає P. hetertotropicis різко прискорити своє зростання завдяки підвищенню ефективності засвоєння різних джерел азоту.
Суть симбіотичних відносин бактерії і хронічного фага ZRK32 в тому, що в присутності великої кількості різних джерел азоту (нітратів і амонію) в P. hetertotropicis активується геном бактеріофага. Крім генів, що кодують фаг-асоційовані білки (необхідні для складання оболонки вірусу), він містить безліч допоміжних метаболічних генів, що прискорюють метаболізм азоту в основному шляхом синтезу азотовмісних амінокислот. Філогенетичний аналіз цих генів показав, що вони могли бути отримані фагом ZRK32 від бактерії роду Pseudomonas, після чого горизонтальним перенесенням генів виявитися вже в P. hetertotropicis.