Согласно исследованиям ученых из Дартмутского колледжа, доступность пищи и энергии вызывает физические изменения в любящих кислоту микроорганизмах, которые используются для изучения истории климата Земли.

Исследования палеоклимата из-за этого могут стать намного сложнее. Дело в том, что ранее полагалось, что влиять на мембраны одноклеточных архей может только температура. Для работы ученые традиционно используют окаменелые останки микроба.

Археи – один из трех основных доменов живых организмов наряду с бактериями и эукариотами. Результаты исследований, опубликованные в журнале Environmental Microbiology, могут рассудить спорные исследования палеоклимата, а также помочь в понимании климата планеты.

«Биомаркеры такие, как молекулы жира, которые составляют клеточные мембраны в наших собственных телах, могут регистрировать данные окружающей среды, при этом срок хранения – миллиарды лет», – рассказывает Уильям Ливитт, доцент кафедры науки о Земле в Дартмуте. «Главная задача исследования – объяснить, как археи реагируют на все основные типы стресса в окружающей среде, и как этот стресс «записывается» в молочных молекулах, которые очень долго хранятся».

Клеточные мембраны построены из липидов, которые защищают клетки от изменений окружающей среды, таких как температура, кислотность и доступность пищи. Колебания этих внешних условий могут привести к тому, что организмы изменят свою мембранную структуру, чтобы выжить.

Обитающие в океане археи реагируют на температуру, изменяя «эффективность оболочки» своих липидных мембран. Плотность липидов может варьироваться путем регулирования количества молекулярных колец. Подсчет количества колец в этих сохранившихся липидах позволяет исследователям использовать древние отложения для определения температуры океана в прошлом.

В то время как большинство исследований мембран архей было сосредоточено на видах, обитающих в озерах и океанах, исследователи Дартмута изучали термоацидофилы – экстремофильных архей, которые любят тепло и кислоту. Они обитают в горячих источниках. Вместо изучения того, как микроб реагировал на изменения температуры, исследовательская группа сосредоточилась на влиянии доступности пищи и энергии.

«Идея о том, что доступ к пище стимулирует мембранные изменения, была недавно предложена для низкотемпературных архей, обитающих в океане. Это первая демонстрация того, что этот эффект возникает и у высокотемпературных, любящих кислоту микробов», – отмечает Ливитт, глава исследования.

Лаборатория Дартмута использовала термоацидофил Sulfolobus acidocaldarius. Выбор пал на них из-за тесной эволюционной связи с обитающими в океане археями. Кроме того, данный вид проживал в экстремальных условиях на протяжении большей части существования нашей планеты, что позволяет получать необходимые сведения из прошлого. Высокая скорость роста микробов также делает его полезным в лабораторных экспериментах.

Исследователи поместили организм в биореактор с постоянной температурой ошпаривания 80 градусов по Цельсию и уровнем pH, близким к кислотности, к которой привыкли бактерии. Контролируя количество сахара, доступного микробу, команда продемонстрировала, что уровни пищи напрямую связаны с количеством колец в мембране.

«Этот подход, основанный на биореакторе, был уникальным, потому что он позволил нам полностью изолировать эффект ограничения сахара», – рассказывает Элис Чжоу, автор исследования, аспирантка из Дартмута. «Это отличается от подавляющего большинства микробиологических экспериментов, которые проводятся в замкнутых культурах, где множество переменных. Химический состав раствора и размер популяции со временем меняются, что приводит к искажению результатов».

Исследование направлено на то, чтобы помочь геологам и климатологам больше узнать о том, каким был климат ранее.

«Очень важно, чтобы мы были максимально осторожны, когда интерпретируем геологические данные. Очень редко, когда значение имеет только один фактор. Нам нужно учитывать все параметры, прежде чем сделать общий вывод», – отмечает Ливитт.

По данным исследовательской группы, существующий протокол, использующий данные с архейных мембран для определения прошлых температур, известный как TEX86, является точным в большинстве сред на поверхности моря. Однако в таких местах, как полярные регионы, наблюдаются заметные аномалии, когда температуры, предсказанные TEX86, могут не совпадать с фактическими измерениями.

Поскольку существуют условия, при которых действующий протокол TEX86 может привести к неубедительным результатам, ученые надеются, что это исследование поможет уточнить данные.

Согласно работе, ограничение энергии является распространенным явлением, которое заставляет эти микробы изменять типы и структуру образующихся липидов. Предполагается, что реакция липидов на ограничение энергии может быть универсальной для архей, и поэтому всегда должна учитываться при оценке липидов, извлеченных из древних отложений.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Футбол:
Вам может понравиться

В Сколково рассказали о двух типах тестов на выявление COVID-19

Анжей Жимбиев, гендиректор DRD Biotech, работающей в Сколково, поведал о двух базовых… Яндекс НовостиПульс Мэйл Мы в Telegram

Российские учёные создали новый материал для металл-ионных аккумуляторов

Российские учёные из Центра энергетических наук и технологий Сколтеха разработали новый катодный… Яндекс НовостиПульс Мэйл Мы в Telegram

«Мы на пределе»: медики Испании и Италии измождены

К тому времени, когда у Патрисии Нуньес начался кашель, она уже была… Яндекс НовостиПульс Мэйл Мы в Telegram
Погода в России: