Все новости

Российские ученые нашли способ покрасить потенциальных жителей космоса

При этом после применения красителя галофилы — микроорганизмы, живущие в крепких растворах солей, — остаются в живых.

Сотрудники Московского физико-технического института (МФТИ), Российского химико-технологического университета (РХТУ) и Института сложных систем Исследовательского центра Юлиха (Германия) обнаружили, что флуоресцентные красители для некоторых органелл клеток подходят и для прижизненного окрашивания микроорганизмов, обитающих в экстремальных условиях. Это поможет эффективнее изучать архей и бактерий, способных перерабатывать токсичные отходы. Теоретически данный метод подойдет и для микроорганизмов с других планет, если таковые существуют. Научная статья с результатами работы опубликована в журнале Scientific Reports.

Многие археи и некоторые бактерии способны жить в необычных условиях: при экстремально высоких температурах, повышенном давлении, значительной концентрации солей в воде. На нашей планете подобные условия сейчас встречаются только в отдельных местах, однако на заре эволюции они имели место едва ли не всюду. Это позволяет предположить, что микроорганизмы-экстремофилы (так называют особо устойчивых к жестким условиям среды) в прошлом Земли были широко распространены, а кроме того, их наверняка можно отыскать и на потенциально обитаемых планетах.

Однако искать и изучать таких бактерий и архей непросто. Большинство красителей, применяемых для клеток «обычных» микроорганизмов, не работают при повышенной солености или большой температуре. Можно окрашивать клетки после их гибели, но тогда не получится наблюдать за их перемещением и размножением. Поэтому авторы описываемой работы решили подобрать такой краситель, который бы не просто оставлял галофилов (организмов, обитающих в воде с крайне высокой соленостью) в живых, но и действовал в естественных для этих микроорганизмов условиях.

Исследователи изучали воздействие различных флуоресцентных красителей на археи родов Halobacterium, Haloferax и Halorubrum и бактерии родов Salicola и Halomonas. Все они относятся к галофилам. Перебрав несколько уже давно известных веществ для окрашивания бактерий, клеток животных и их отдельных органелл, ученые обнаружили, что препарат под названием MitoTracker, «проявляющий» митохондрии в клетках животных, окрашивает и клетки перечисленных организмов, но при этом не нарушает их жизнедеятельности. Более того, с помощью MitoTracker уже удалось выявить, каким образом Halobacterium salinarium изменяют форму при неблагоприятном химическом воздействии на них: из вытянутых они становятся сферическими. Этот процесс засняли на видео в реальном времени.

В некотором смысле эффективность флуоресцентного красителя митохондрий при работе с бактериями и археями не удивляет. Дело в том, что эти органеллы произошли от каких-то микроорганизмов: согласно одним теориям, это были бактерии, согласно другим — археи. Митохондрии по своему строению, физиологии и биохимии и сейчас похожи на них.

О значении работы рассказывает ее руководитель, заместитель заведующего лабораторией перспективных исследований мембранных белков МФТИ Валентин Борщевский:

«Эти микроорганизмы [Halobacterium, Haloferax, Halorubrum, Salicola и Halomonas] часто находят в древних соляных отложениях возрастом в миллионы лет. Наш метод позволяет находить их в минеральных образованиях и исследовать. Подобный поиск может пролить свет на проблему происхождения жизни на Земле: согласно одной из теорий, жизнь на нашу планету была занесена извне в виде бактерий».

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.