Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Проект посвящен культивированию, изучению физиологии и геохимической активности трудно культивируемых экстремофильных Bacteria и включает две основных задачи: (1) характеристику анаэробных трудно культивируемых экстремофилов, полученных ранее в нашей лаборатории и изучение биогеохимических реакций, осуществляемых ими в чистой культуре и природных биотопах, а также (2) получение лабораторных культур бактерий, ранее определяемых как «некультивируемые» из исследованных ранее реперных биотопов, для которых известны геномные данные. Для получения накопительных культур трудно культивируемых Bacteria в 2024 году проведен отбор проб, из биотопов, ранее охарактеризованных молекулярными методами, включая: (1) глубинную термальную скважину в поселке Белый Яр; (2) хвостохранилища добычи золота в поселках Комсомольский и Центральный, Мариинская тайга, Кемеровская область; и (3) горящих отходов добычи бурого угля в поселке Чаган-Узун, республика Алтай. Параллельно с отбором проб для культивирования и определения скорости микробных процессов с радиоактивными изотопами, определены физико-химические характеристики биотопов, включая температуру, рН, Eh, концентрацию ионов и элементный анализ. Одной из целевых групп исследования являются представители класса Limnochordia. Выделенные ранее в нашей лаборатории представители этого класса в 2024 году описаны как два новых рода нового семейства класса, Geochordaceae. Статья Karnachuk OV, Lukina AP, Avakyan MR, Kadnikov VV, Begmatov S, Beletsky AV, Vlasova KG, Novikov AA, Shcherbakova VA, Mardanov AV, Ravin NV. Novel thermophilic genera Geochorda gen. nov. and Carboxydochorda gen. nov. from the deep terrestrial subsurface reveal the ecophysiological diversity in the class Limnochordia опубликована в журнала Frontiers in Microbiology (https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2024.1441865/full .) Для выделения новых представителей этого класса проанализированы геномные данные образцов сельскохозяйственных животных, хранящихся в Биобанке лаборатории и получены накопительные культуры из образцов, содержащих филотипы Limnochordia. Использование целевого культивирования позволило не только культивировать, но и досрочно выделить чистые культуры, что было запланировано на 2025 год по плану выполнения проекта. Анализ последовательности гена 16S рРНК показал, что полученные чистые культуры представляют новый вид рода Geochorda. Выделение представителей семейства Geochordaceae будет продолжено в 2025 году из отобранных в 2024 году проб горящих отходов добычи угля в Чаган-Узуне, где представители рода Carboxydochorda обнаружены при анализе метагеномных данных. Представители клаcса Limnochordia известны как один из основных компонентов консорциумов для разложения лигноцеллюлозы и полученные штаммы возможно найдут применение в технологических процессах. В 2024 также изучены чистые культуры представителей семейства ‘Desulforudaceae’, выделенные ранее в нашей лаборатории. Определение полногеномной последовательности штамма “Desulforudis audaxviator’ BYA показало, что культура не является чистой, а содержит как минимум две, и возможно, три различные бактерии. Для подтверждения гипотезы эволюционного стазиса из проб воды из скважины в поселке Белый Яр получены новые накопительные культуры, содержащие “Desulforudis audaxviator’ в качестве доминирующего компонента. Секвенирование последовательности гена 16S рРНК нового штамма, обозначенного 1828, показало, что возможны различия в двух нуклеотидах с последовательностью гена 16S рРНК выделенного ранее “Desulforudis audaxviator’ штамм BYF. Полногеномный анализ штамма 1828, запланированный на 2025 год, позволит подтвердить или опровергнуть гипотезу эволюционного стазиса этого организма. Получен ряд новых накопительных культур анаэробных термофилов из проб исследованных биотопов, чье профилирование по гену 16S рРНК, запланированное на 2025 год, позволит определить присутствие целевых филотипов. Для исследования бимодальной активности термофильных сульфидогенов, способных метаболизировать не только в условиях диапазона температур роста, но и при более низких температурах за счет прорастания спор в персистирующих вегетативные клетки (Karnachuk et al., 2023), были измерены скорости сульфатредукции в мезофильных отходах добычи золота в Мариинской тайге. Были зафиксированы скорости сульфидогенеза одного порядка как в условиях in situ, так и при повышенной температуре. Из отобранных ранее отходов добычи металлов на месторождении Бом-Горхон в республике Бурятия, где ранее был зафиксирован термофильный процесс, выделены термофильные Desulfotomaculum spp. и Desulfofundulus spp., чьи гены dsrAB были обнаружены путем метагеномного анализ в этом биотопе. В 2024 году результаты исследований по проекту представлены на Российском форуме биотехнологий OpenBio (https://openbio.ru/ ) в виде установочной лекции «Использование методов биоинформатики для получения новых ранее некультивируемых прокариот». Также результаты исследований представлены в виде приглашенного доклада «Целевое выделение чистых культур ранее некультивируемых бактерий», устных докладов «Выделение чистой культуры нового представителя Nitratidesulfovibrio, из воды радонового источника в селе Чистоводное, Приморского края» и «Определение скоростей микробных процессов сульфатредукции, ассимиляции углекислоты, продукции и окисления метана радиоизотопным методом, из воды радонового источника в селе Чистоводное, Приморского края» и постерного сообщения «Целевое культивирование “Candidatus Ozemobacter sibiricus” из вод глубинной термальной скважины в Томской области» на Всероссийской научной школе-конференции «Генетические технологии в исследованиях природных соединений» 23-28 октября, 2024, г. Владивосток.

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Проект посвящен культивированию, изучению физиологии и геохимической активности трудно культивируемых экстремофильных Bacteria и включает две основных задачи: (1) характеристику анаэробных трудно культивируемых экстремофилов, полученных ранее в нашей лаборатории и изучение биогеохимических реакций, осуществляемых ими в чистой культуре и природных биотопах, а также (2) получение лабораторных культур бактерий, ранее определяемых как «некультивируемые» из исследованных ранее реперных биотопов, для которых известны геномные данные. В 2025 году были охарактеризованы чистые изоляты, полученные из глубинных термальных вод. Ранее было показано, что воды Западно-Сибирского Артезианского Бассейна, залегающие в осадочных породах, содержат сообщество с преобладанием органоторофных прокариот (Kadnikov et al., 2020), что в корне отличает его от классических примеров хемолитотрофных микробных сообществ глубинной биосферы, находящихся в кристаллических породах. Большинство гетеротрофных обитателей Сибирской экосистемы известны только по композитным геномам. Нами был выделен органотрофный штамм T5R, относящейся к описанному в 2019 году новому порядку Aggregatilineales в классе Anaerolinea филума Chloroflexi. Порядок был описан на основании единственного культивируемого представителя Aggregatilineae lenta (Nakahara et al., 2019). Физиологические и геномные характеристики штамма T5R позволяют отнести его к новому роду (и возможно новому семейству) Aggregatilineales, для которого мы предлагаем название Aerolinea tomskiensis gen. nov., sp. nov. Физиологические эксперименты продемонстрировали использование штаммом T5R широкого спектра органических субстратов, включая такие полимеры как хитин, крахмал и мальтодекстрин. Получены новые накопительные, ко-культуры и чистые культуры органогетеротрофов из глубинных термальных водоносных горизонтов, представляющих ранее некультивируемые удаленные ветви Bacteria. В 2025 году из проб воды модельной скважины для изучения подземной биосферы Западно-Сибирского Артезианского Бассейна в поселке Белый Яр выделен в чистую культуру сульфатредуцирующий изолят 1821. Определение последовательности гена 16S рРНК и физиологические эксперименты предполагают, что штамм относится к новому роду (и возможно новому семейству) внутри порядка Eubateriales, для которого мы предлагаем название Desulfomelongena subterranea gen.nov. sp. nov. Были продолжены эксперименты по изучению бимодальной активности спорообразующих сульфатредуцирующих Peptococcaceae в отходах добычи угля и металлов. Отобраны пробы и проведены эксперименты по изучению активности сульфатредуцирующих и других функциональных групп прокариот в условиях различных температур в хвостохранилищах добычи металлов в Забайкальском крае (Бом-Горхон и Шерловая гора) и Мартайге (Комсомольске и Центральном). Для постановки экспериментов по определению скорости микробных процессов в мезофильных и термофильных условиях были отобраны пробы на горящем месторождении угля Черновское (Забайкальский край). По материалам исследований опубликована статья в журнале Scientific Reports, посвященная изучению бимодальной активности сульфатредукторов в отходах месторождения Бом-Горхон, а также описанию нового вида Desulfosporosinus cupriresistens из этого биотопа. Karnachuk OV, Panova IA, Rusanov II, Avakyan MR, Lukina AP, Ikkert OP, Kijar N, Kadnikov VV, Beletsky AV, Danilova EV, Kopitsyn DS, Pimenov NV, Shcherbakova VA, Ravin NV. Thermophilic and mesophilic sulfate reduction by rare biosphere bacteria in acidic metal-bearing mine wastes from the temperate climate zone. Sci Rep. 2025 https://www.nature.com/articles/s41598-025-28271-4. В 2025 году результаты исследований по проекту представлены на 5-м Российском микробиологическом конгрессе (https://v.conference34.ru/) в виде приглашенного пленарного доклада О.В. Карначук «Жизнь микробов в подземных глубинных водоносных горизонтах», устного доклада А.П. Лукиной «Новые культивируемые ‘Desulforudaceae’ из глубинных подземных водоносных горизонтов» и постерного доклада К.Г. Власовой “Культивируемые Geochorda из подземной обнаружены в кишечнике животных».