Новая группа микробов, извергающих из себя опасный метан, обнаружена в источниках Йеллоустоуна

Прошло почти столетие с тех пор, как ученые обнаружили одноклеточные организмы, способные извергать метан в окружающую среду. Хотя эти микроскопические родственники бактерий обитают в самых разных экстремальных местах — под километровыми толщами льда, среди горячих песков пустынь, вблизи гидротермальных источников в морских глубинах, на свалках и в сточных водах, — все они принадлежат к одному суперфилу в царстве Archaea, называемому Euryarchaeota. Как показало исследование, они не одиноки.

Около десяти лет назад ученые, работавшие в районе нефтяных месторождений и горячих источников, обнаружили ДНК неописанных микроорганизмов, которые указывали на то, что они могут производить газ метан. В отличие от всех остальных «метаногенов», известных науке с 1933 года, эти микроорганизмы не принадлежали к Euryarchaeota.

«Все, что мы знали об этих организмах, — это их ДНК, — говорит микробиолог Роланд Хатценпихлер из Университета штата Монтана. — Никто никогда не видел клеток этих предполагаемых метаногенов; никто не знал, действительно ли они используют свои гены метаногенеза или растут каким-то другим способом».

Теперь две разные группы исследователей, одна из которых работает в Китае, а другая в США, сумели вырастить эти микробы в лаборатории и подтвердили, что они действительно вырабатывают метан. Два вида прокариот, вырабатывающих метан, были обнаружены в горячих источниках Йеллоустонского национального парка в США. Каждый из них относится к филуму Thermoproteota, который является другой ветвью Euryarchaeota.

Один из микробов, выращенных Хатценпихлером и его коллегами, относится к группе архей Methanomethylicia, которая встречается в самых разных средах по всему миру. Другая группа относится к группе Methanodesulfokora, которая обитает в основном в горячих источниках и океанских глубинах. В экспериментах обе группы процветали в бескислородной среде, преобразуя метанол в метан.

Другая группа ученых под руководством китайского Института биогаза Министерства сельского хозяйства и сельских дел и Вагенингенского университета в Нидерландах также наткнулась на новый «метаноген» из филума Thermoproteota.

Они нашли Methanosuratincolia на нефтяном месторождении в Китае, и после нескольких лет работы команда обнаружила, что энергетический метаболизм микроорганизма тесно связан с производством метана. «Наши выводы подтверждают, что разнообразие метаногенов выходит за рамки классической Euryarchaeota», — заключает команда в своей работе, которая была опубликована совместно с исследованием из штата Монтана.

Метаногены отвечают за производство большей части метана на планете Земля, что гораздо больше, чем вулканическая активность. Учитывая, насколько глобально распространены некоторые из этих одноклеточных организмов, исследователи подозревают, что они являются решающими факторами в выбросах метана и углеродном цикле нашей планеты.

На них не обращали внимания в течение десятилетий, но мы до сих пор многого о них не знаем. Например, всегда ли микробы из филума Thermoproteota выделяют метан или они делают это только в экстремальных условиях, таких как горячие источники или океанские глубины, где не хватает кислорода.

«Лучше всего предположить, что иногда они растут, производя метан, а иногда делают что-то другое, но мы не знаем, когда они растут, как и почему, — говорит Хатценпихлер. — Теперь нам нужно выяснить, когда они вносят вклад в круговорот метана, а когда нет». Два исследования метаногенов, обнаруженных в горячих источниках Йеллоустоуна, были опубликованы в журнале Nature.

Ранее исследовательская группа под руководством профессора Чена Чилая из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук значительно повысила чувствительность обнаружения растворенного в воде метана. Улучшение более чем в 500 раз позволяет проводить базовое обнаружение метана в океанах и озерах.