Ученые провели уникальный эксперимент по выделению ДНК на Курилах

Микробиологи из Казани и Санкт-Петербурга исследовали термальные источники Кунашира, в водах которых одноклеточные организмы формируют «уникальные сложноорганизованные сообщества» — биопленки. Собранный материал необходим ученым для прочтения ДНК, которое позволит выявить гены, важные в том числе для биотехнологии. Об этом сообщили в заповеднике «Курильский».

Специалисты в течение недели обследовали Третьяковские, Столбовские источники, а также места в северо-западном поле вулкана Менделеева и в кальдере вулкана Головнина. Для обычных людей биопленки выглядят как грязь, «прозрачный студень или розовый пудинг с зеленой глазурью». Ученые же видят в ручьях «своеобразную жизнь». 

«Интересных находок на Кунашире может быть очень много. Вулканические источники с горячими ручьями, с повышенной кислотностью или, наоборот, с щелочной средой, с отложениями солей, на которые «страшно смотреть», потому что кажется, жить там нельзя. Но мы приходим на экотропу Столбовскую или на фумаролы и видим в этих ручейках своеобразную жизнь», —  отметил кандидат биологических наук, профессор кафедры микробиологии СПбГУ Алексей Потехин.

Перед учеными стояла задача — собрать микроорганизмы, формирующие биопленки. Однако исследователи столкнулись со сложностью — микроорганизмы после изъятия из привычной среды обитания погибают, а их ДНК разрушаются. К тому же использовать на Курилах для фиксации материала сухой лед или жидкий азот у специалистов возможности не было. Поэтому у них появилась идея — провести уникальный эксперимент в полевых условиях. 

«Когда мы пришли на горячие источники, у меня был с собой набор ферментов, ступка, с помощью которой я растираю материал, фиксаторы, одноразовые наконечники для отбора материала — все необходимое для стерильной работы. Ферменты — это такие белки, которые помогают проведению различных биохимических реакций в организме. В молекулярной биологии мы используем ферменты с этой же целью. Но каждый фермент работает при своей температуре. Поэтому мы нашли в воде рядом с источниками места с температурой, подходящей для работы каждого фермента, используя сам источник как термостат», — рассказала сотрудник лаборатории молекулярной биологии Казанского института биохимии и биофизики Казанского научного центра РАН Наталья Гоголева.

Полученный в результате «манипуляций» препарат, содержащий ДНК, был стабилен. Результатом эксперимента ученые остались довольны. Затем специалисты продолжили работать на базе заповедника «Курильский», так как для дальнейшего исследования им потребовалось специальное оборудование.

Термальными источниками интересуются ученые самого разного профиля. Изучение флоры, фауны и микробиоты столь экстремальных для жизни мест — важный процесс как фундаментальной, так и прикладной науки. Например, всем знакомый ПЦР-тест появился благодаря бактерии, которая обитает в горячих источниках.

«Эта бактерия (Thermus aquaticus) может синтезировать свою ДНК при температуре 95°C. При этой температуре белки, как правило, разрушаются, а эти бактерии выживают, и ферменты у них работают. Выделенный из бактерии фермент Taq-полимераза сейчас рутинно используется в молекулярной биологии. В процессе ПЦР-теста  необходимо нагревать периодически реакционную смесь до 94-95 градусов. Никакой обычный фермент такого не перенесет, а этот фермент справляется», — поделился Алексей Потехин.

Ученые выделили много образцов из ДНК и, по визуальной оценке, «достаточно качественно».