Состояние почвенных бактерий можно оценить по ДНК и РНК

Почвенные бактерии большую часть времени проводят в состоянии покоя. При этом они не делятся и практически не вырабатывают новые белки. Однако такие микроорганизмы быстро активируются, как только им становится доступна пища. В неактивных клетках сохраняются их гены, то есть ДНК. Однако там мало РНК, так как она нужна в основном для синтеза белка. В растущих бактериях РНК больше, так как для производства новых белков им нужны матрицы из рибонуклеиновых кислот. Таким образом, по соотношению РНК к ДНК в образцах почвы можно определить, какая доля микроорганизмов там покоится, а какая осуществляет активную жизнедеятельность.

Это свойство бактерий использовали сотрудники Почвенного института и Института физико-химических и биологических проблем почвоведения вместе с коллегами из Геттингенского университета (Германия). Они исследовали несколько видов почв из четырех климатических зон на предмет наличия в них микроорганизмов и их состояния. Ученые измеряли соотношение РНК к ДНК во всех образцах до добавления туда питательного вещества (глюкозы) и после этого. Затем в почве одного типа (кальцисоль) содержание глюкозы снизили в 30 раз и снова проверили, как поменялось относительное содержание нуклеиновых кислот в ней.

При появлении пищи популяция бактерий должна начать расти. По всей видимости, в большинстве случаев так и происходило. Однако соотношение РНК: ДНК при этом становилось меньше или по крайней мере не росло. Авторы связали это с тем, что в каждой новой клетке, образовавшейся в результате деления, должна быть ДНК, то есть количество молекул этой нуклеиновой кислоты при размножении бактерий быстро растет. После резкого снижения количества доступной глюкозы соотношение менялось: РНК становилось существенно больше. Тем не менее очевидно, что размножение при этом замедлялось. Из этого ученые сделали вывод, что содержание РНК в почве отражает скорее не интенсивность деления бактерий, а какие-то другие процессы, проходящие в активных клетках микроорганизмов.

Авторы выявили и некоторые ограничения своего метода. Оказалось, что с повышением содержания глины в почве доля РНК в ней неизбежно падает. По всей видимости, это не связано с жизнедеятельностью бактерий, а происходит из-за связывания соответствующих молекул с частичками почвы. Ученые пришли к выводу, что соотношение РНК: ДНК в почвах с долей глины более 30 процентов не отражает реальной картины состояния микробного сообщества.

Научная статья об исследовании опубликована в журнале Ecological Indicators.

Тем временем петербургские ученые намерены основательно изучить почвы Крыма.