Меню
Все темы
Найдены археи, разлагающие алканы нефти при высоких температурах без кислорода
Ученые из Германии и США обнаружили в гидротермальных источниках анаэробных архей, которые могут разлагать n-алканы от пентана (С5) до тетрадекана (С14) при 70 оС. Ведущую роль в этом процессе играют археи рода Candidatus Alkanophaga, которые полностью окисляют алканы до СО2. В природе эти археи разлагают алканы сырой нефти, образующейся в глубоководных донных отложениях под действием давления и тепла. Исследователи впервые культивировали эти археи в лаборатории.
Woods Hole Oceanographic Institution | Пресс-релиз
В глубоководных донных отложениях давление и тепло превращают органические соединения в смесь углеводородов, формируя природный газ и сырую нефть. Большую часть этих фракций составляют n-алканы, которые служат субстратом для многих микроорганизмов. Археи могут осуществлять анаэробную деградацию алканов, используя обратный метаногенез. В этом процессе важнейшую роль играет фермент метил-кофермент M-редуктаза (Mcr). Для окисления неметановых алканов может использоваться фермент алкил-кофермент M-редуктаза (Acr).
Авторы нового исследования, опубликованного в Nature Microbiology, сообщили об обнаружении термофильных архей, которые при температуре 70 оС окисляют алканы нефти с числом атомов углерода от 5 до 14, восстанавливая при этом сульфат. Окисление алканов осуществляли археи рода Candidatus Alkanophaga, а восстановление сульфата производит микроорганизм-партнер — бактерии Thermodesulfobacterium.
Для исследования были взяты осадки из гидротермальных источников в бассейне Гуаймас. Микроорганизмы из этих образцов были помещены в смесь алканов С5 – С14 в качестве единственного источника углерода и донора электронов и сульфата как акцептора электронов и инкубировались при 70 оС. Через 3–7 месяцев бактерии были метаболически активны и производили сульфид. Таким образом исследователи подтвердили существование термофильных микроорганизмов, выживающих на алканах нефти. В культурах таких микроорганизмов особенно многочисленны археи нового рода Candidatus Alkanophaga. Новый род архей был включен в группу ANME-1, в которую входят другие метанотрофные археи.
Метаболическая утилизация алканов археями Candidatus Alkanophaga основана на использовании фермента Acr. С помощью этого фермента археи конвертируют алканы в алкил-CoM, которые по пока не известному механизму превращаются в ацил-СоА. Далее ацил-СоА может быть конвертирован в ацетил-СоА по, например, пути β-окисления. В конце концов алканы полностью окисляются до СО2.
Метаболического партнера Candidatus Alkanophaga, восстанавливающего сульфат, авторы предложили назвать Ca. Candidatus Thermodesulfobacterium syntrophicum.
Источник:
Zehnle H., et al. Candidatus Alkanophaga archaea from Guaymas Basin hydrothermal vent sediment oxidize petroleum alkanes. // Nature Microbiology, 2023, DOI: 10.1038/s41564-023-01400-3
0
