Содержание

Галофилы | справочник Пестициды.ru

Термин галофилы происходит от двух латинских слов: «halo» – соль и«phileon»– любить[3].

Типы галофилов

Галофилы представлены двумя основными типами:

  • умеренные галофилы – организмы, которые развиваются при содержании поваренной соли от 1 до 2%, хорошо растут в среде с 10% содержанием соли, но не переносят даже 20%;
  • экстремальные галофиты – организмы, требующие содержания поваренной соли на уровне 12–15 % и способные хорошо расти в насыщенном до 32% растворе NaCl[2].

Большинство бактерий относятся к умеренным галофилам и не переносят концентрации NaCl (поваренной соли) выше 5%[2].

К экстремальным галофилам относятся бактерии из родов Halobacterium и Halococcus, развивающиеся в растворах NaCl при концентрациях, близких к насыщающим[3].

Особенности галофилов

Галофильные бактерии имеют ряд особенностей, отличающих их от негалофильных микробов:

  • ферменты галофилов активизируются только при повышенном содержании хлорида натрия, поскольку ионы натрия необходимы им для усвоения из окружающей среды питательных веществ;
  • у экстремальных галофилов концентрация солей в цитоплазме равна концентрации внешнего раствора, но в клетках таких бактерий преобладает не натрий, а калий;
  • белки галофильных бактерий отличаются по строению от негалофильных, поскольку содержание кислотных групп в них преобладает над основным, данные кислотные группировки нейтрализуются катионами;
  • концентрация солей в цитоплазме равна концентрации внешнего раствора, но в веществах клетки преобладает не натрий, а калий;
  • высокая концентрация соли необходима галофилам для поддержания каталитической активности ферментов, стабилизации рибосом и мембран[2][3].

Места обитания галофилов

Галофилы обнаружены среди разнообразных групп микроорганизмов (прокариот и эукариот). Галофильные бактерии обнаруживают в соленых озерах, солончаковых почвах. Они способны вызывать порчу соленого мяса и рыбы

[3][2].

 

Составитель: Григоровская П.И.

 

Страница внесена: 15.09.20 16:01

Последнее обновление: 03.01.21 16:42

Статья составлена с использованием следующих материалов:

Литературные источники:

1.

Госманов Р.Г., Галиуллин А.К., Волков А.Х., Ибрагимова А.И. Микробиология: Учебное пособие. — 2-е изд., стер. — СПб.: Издательство «Лань», 2017. — 496 с.

2.

Емцев В. Т. Микробиология: учебник для вузов / В. Т. Емцев, Е. Н. Мишустин – 5-е изд., переработанное и дополненное – Москва: Дрофа, 2005. – 445 с.

3.

Лысак В.В. Микробиология : учеб. пособие / В. В. Лысак. – Минск: БГУ, 2007 – 430 с

4.

Пилькевич Н.Б., Виноградов А.А., Боярчук Е.Д.

Основы микробиологии: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. – Луганск: Альма-матер, 2008. — 192 с.

Свернуть Список всех источников

ГАЛОФИЛЫ — это… Что такое ГАЛОФИЛЫ?

  • Галофилы — (от др. греч. ἅλς  соль и φιλέω  люблю)  тип экстремофилов, организмы, обитающие в условиях высокой солёности  в морях, солёных озерах, засоленных почвах и т. п. Галофилы способны поддерживать в жидкостях тела… …   Википедия

  • Галофилы — [от гало… и …фил(ы)], солелюбы, водные организмы, предпочитающие соленую среду обитания. К Г. относятся преимущественно морские стеногалинные животные, не способные переносить соленость ниже 30%, радиолярии, кораллы, большинство иглокожих,… …   Экологический словарь

  • ГАЛОФИЛЫ — (от греч. hals соль и phileo люблю) организмы, обитающие в условиях высокой солености в морях, соленых озерах, засоленных почвах и т. п. Галофильные растения (солянка, тамарикс, некоторые виды полыни и др. ) называют галофитами …   Большой Энциклопедический словарь

  • галофилы — обобщенное название микроорганизмов, растущих на средах с повышенным содержанием минеральных солей. Обычно морские формы, обитатели соленых озер. Уровень галофилии определяется по количеству NaCl в питательной среде. Облигатные Г. способны расти… …   Словарь микробиологии

  • галофилы — (от греч. háls  соль и philéō  люблю), организмы, обитающие в условиях высокой солёности  в морях, солёных озёрах, засолённых почвах и т. п. Галофильные растения (солянка, тамарикс, некоторые виды полыни и др.) называются галофитами. * * *… …   Энциклопедический словарь

  • ГАЛОФИЛЫ — (от греч. hals соль и phileo люблю), организмы, обитающие в условиях высокой солёности в морях, солёных озёрах, засоленных почвах и т. п. Галофильные р ния (солянка, тамарикс, нек рые виды полыни и др.) наз. галофитами …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • Галофилы — (син. : осмофилы) микроорганизмы, развивающиеся в условиях повышенной концентрации солей в среде …   Толковый словарь по почвоведению

  • Род галобактериум (НаоЬасепшп) —         К этому роду относятся облигатные галофилы, способные развиваться в питательных растворах, содержащих не менее 12% соли (NaCl). Экстремальные галофилы выделены норвежским ученым X. Ларсеном из насыщенных растворов солей. При понижении… …   Биологическая энциклопедия

  • Экстремофилы — Яркие цвета Большого призматического источника в национальном парке Йеллоустон это результат жизнедеятельности термофилов Экст …   Википедия

  • Эвриархеоты — Научная классификация …   Википедия

  • Галофилы — это… Что такое Галофилы?

    Галофилы (от др.-греч. ἅλς — соль и φιλέω — люблю) — тип экстремофилов, организмы, обитающие в условиях высокой солёности — в морях, солёных озерах, засоленных почвах и т. п. Галофилы способны поддерживать в жидкостях тела относительно постоянную концентрацию осмотически активных веществ, более низкую, чем в окружающей их морской воде с помощью осморегуляции.

    Спаривающиеся Artemia salina. Самец удерживает самку с помощью антенн.

    Галофильные животные

    К галофилам относятся преимущественно морские животные, которые не способные переносить солёность ниже 30 промилле, — радиолярии, рифообразующие кораллы, обитатели коралловых рифов и мангровых зарослей, иглокожие, головоногие моллюски, многие ракообразные и т. п. К данной группе также принадлежат организмы, обитающие во внутриматериковых водоёмах с солёностью от 24 до 100 и 300 промилле, например, некоторые коловратки, рачок Artemia salina, личинка комара Aedes togoi и другие.

    Галофильные микроорганизмы

    Галофильные микроорганизмы обитают в солёных водоёмах и засоленных почвах. Высокие концентрации хлорида натрия необходимы им для поддержания структурной целостности цитоплазматической мембраны и функционирования связанных с ней ферментных систем. При удалении из солёной среды, их клеточная стенка растворяется, а цитоплазматическая мембрана распадается на мелкие фрагменты.

    Галофильные микроорганизмы способны расти в средах с высокой концентрацией хлорида натрия до 32 %. Экстремальные галофилы способны развиваться в средах, содержащих до 15—32 % хлорида натрия (бактерии родов Halobacterium, Halococcus), умеренные галофилы растут на средах с 5—20 % хлорида натрия (бактерии родов Paracoccus, Halodenitricant, Pseudomonas, Vibrion и некоторые микроводоросли), слабогалофильные микроорганизмы лучше растут в средах с 2—5 % хлорида натрия (морские микроорганизмы).

    Цитоплазматическая мембрана галофильных микроорганизмов имеет характерные черты строения — она состоит из около 1/3 липидов и 2/3 различных белков, включая обычные наборы флавопротеинов и цитохромов. Основная масса липидов экстремальных галофилов отличается тем, что в их молекуле глицерин связан с фитанолом, а не с остатками жирных кислот. Также клеточные мембраны экстремальных галофилов содержат много каротиноидных пигментов, основной из которых — бактериоруберин), обусловливающих окраску колоний от розового до красного цвета и красно-оранжевого цветов, что имеет для галофилов важное значение как средство защиты против избыточной радиации, так как для мест их обитания характерна высокая освещенность.

    Галофильные растения

    Растения-галофилы, растущие на солончаках и солонцах, называются галофитами. К ним относятся солянки, анабазис, тамарикс, некоторые виды полыни, бессмертники, тамариск и др.). Распространены на морских побережьях (морские марши), а также в местностях с сухим климатом — пустынях, полупустынях и даже степях на особых типах почвы — солонцах и солончаках. Нередко имеют суккулентный облик — с толстыми стеблями и вздутыми листьями, что способствует сохранению труднодоступной влаги.

    См. также

    Ссылки

    Галофил — Halophile — qaz.wiki

    В галофилах, названные в честь греческого слова «солелюбивый», являются экстремофилами , которые процветают в высоких солевых концентрациях. Хотя большинство галофилов классифицируются в области архей , существуют также бактериальные галофилы и некоторые виды эукариот , такие как водоросль Dunaliella salina и гриб Wallemia ichthyophaga .

    Некоторые хорошо известные виды выделяют красный цвет из-за каротиноидных соединений, особенно бактериородопсина . Галофилы можно найти в водоемах с концентрацией соли более чем в пять раз выше, чем в океане, таких как Большое Соленое озеро в Юте, озеро Оуэнс в Калифорнии, Мертвое море и в прудах-испарителях . Предполагается, что они являются возможными кандидатами в экстремофилов, живущих в соленом подповерхностном океане Европы Юпитера и других подобных лун.

    Классификация

    Галофилы классифицируются по степени их галотолерантности : слабая, умеренная или экстремальная. Легкие галофилы предпочитают 0,3–0,8 М (1,7–4,8% — морская вода составляет 0,6 М или 3,5%), умеренные галофилы 0,8–3,4 М (4,7–20%), а крайние галофилы — 3,4–5,1 М (20–30%) с содержанием соли. . Галофилам для роста необходим хлорид натрия (соль), в отличие от галотолерантных организмов, которые не нуждаются в соли, но могут расти в солевых условиях.

    образ жизни

    Высокая соленость представляет собой экстремальную среду, в которой сравнительно небольшое количество организмов смогли адаптироваться и выжить. Большинство галофильных и все галотолерантные организмы расходуют энергию на исключение соли из своей цитоплазмы, чтобы избежать агрегации белков (« высаливания »). Чтобы выжить в условиях высокой солености, галофилы используют две разные стратегии предотвращения высыхания за счет осмотического движения воды из их цитоплазмы. Обе стратегии работают за счет увеличения внутренней осмолярности клетки. Первая стратегия используется большинством галофильных бактерий, некоторыми архей , дрожжами , водорослями и грибами ; организм накапливает в цитоплазме органические соединения — осмопротекторы , известные как совместимые растворенные вещества. Их можно синтезировать или накапливать из окружающей среды. Наиболее распространенные совместимые растворенные вещества являются нейтральными или цвиттерионными и включают аминокислоты , сахара , полиолы , бетаины и эктоины , а также производные некоторых из этих соединений.

    Вторая, более радикальная адаптация включает избирательное поглощение ионов калия (K + ) цитоплазмой. Эта адаптация ограничивается умеренно галофильными бактериями отряда Halanaerobiales , чрезвычайно галофильным семейством архей Halobacteriaceae и чрезвычайно галофильными бактериями Salinibacter ruber . Присутствие этой адаптации в трех различных эволюционных линиях предполагает конвергентную эволюцию этой стратегии, маловероятно, чтобы это была древняя характеристика, сохраняющаяся только в рассеянных группах или передаваемая посредством массивного латерального переноса генов. Основная причина этого заключается в том, что весь внутриклеточный аппарат (ферменты, структурные белки и т. Д.) Должен быть адаптирован к высоким уровням солей, тогда как при адаптации к совместимым растворенным веществам требуется небольшая корректировка внутриклеточных макромолекул или ее отсутствие; Фактически, совместимые растворенные вещества часто действуют как более общие средства защиты от стресса, а также просто как осмозащитные средства.

    Особо следует отметить крайние галофилы или галоархеи (часто известные как галобактерии ), группу архей, для которых требуется концентрация соли не менее 2 М и которые обычно встречаются в насыщенных растворах (около 36% мас. / Об. Солей). Это основные обитатели соленых озер, внутренних морей и прудов-испарителей с морской водой, таких как глубокие соляные озера , где они окрашивают толщу воды и отложения в яркие цвета. Эти виды, скорее всего, погибнут, если окажутся под воздействием чего-либо, кроме очень высокой концентрации солей. Эти прокариоты нуждаются в соли для роста. Высокая концентрация хлорида натрия в окружающей среде ограничивает доступ кислорода для дыхания. Их клеточный аппарат приспособлен к высоким концентрациям солей за счет наличия заряженных аминокислот на своей поверхности, что позволяет удерживать молекулы воды вокруг этих компонентов. Это гетеротрофы, которые обычно дышат аэробными средствами. Большинство галофилов не могут выжить за пределами своей родной среды с высоким содержанием соли. Многие галофилы настолько хрупки, что, помещенные в дистиллированную воду, они сразу же растворяются в результате изменения осмотических условий.

    Галофилы используют различные источники энергии и могут быть аэробными или анаэробными; анаэробные галофилы включают фототрофные, ферментативные, сульфатредуцирующие, гомоацетогенные и метаногенные виды.

    Haloarchaea, и особенно семейство Halobacteriaceae, являются членами домена Archaea и составляют большую часть прокариотической популяции в гиперсоленой среде . В настоящее время в семье насчитывается 15 признанных родов. Бактерии домена (в основном Salinibacter ruber ) могут составлять до 25% прокариотического сообщества, но чаще составляют гораздо меньший процент от общей популяции. Иногда водоросль Dunaliella salina также может размножаться в этой среде.

    Сравнительно широкий спектр таксонов был выделен из прудов-кристаллизаторов солончаков, включая представителей этих родов: Haloferax, Halogeometricum, Halococcus, Haloterrigena, Halorubrum, Haloarcula и Halobacterium . Однако количество жизнеспособных организмов в этих исследованиях культивирования было небольшим по сравнению с общим количеством, и численное значение этих изолятов было неясным. Лишь недавно стало возможным определять идентичность и относительную численность организмов в естественных популяциях, обычно с использованием стратегий на основе ПЦР , нацеленных на гены малой субъединицы 16 S рибонуклеиновой кислоты (16S рРНК). Хотя было проведено сравнительно немного исследований этого типа, их результаты позволяют предположить, что некоторые из наиболее легко изолированных и изученных родов на самом деле могут не иметь значения в сообществе in situ . Это наблюдается в таких случаях, как род Haloarcula , который, по оценкам, составляет менее 0,1% сообщества in situ , но обычно появляется в исследованиях изоляции.

    Геномная и протеомная подпись

    Сравнительный геномный и протеомный анализ показал, что существуют различные молекулярные сигнатуры для адаптации галофилов к окружающей среде. На уровне белка галофильные разновидности характеризуются низкой гидрофобностью, чрезмерным представлением кислотных остатков, недостаточным представлением Cys, более низкой склонностью к образованию спиралей и более высокой склонностью к структуре клубков. Ядро этих белков менее гидрофобно, например DHFR , который, как было обнаружено, имеет более узкие β-цепи. На уровне ДНК галофилы демонстрируют различное использование динуклеотидов и кодонов.

    Примеры

    Halobacteriaceae — это семейство, которое включает большую часть галофильных архей. Род Halobacterium под ним имеет высокую толерантность к повышенным уровням солености. Некоторые виды галобактерий содержат кислые белки, которые сопротивляются денатурирующему действию солей. Halococcus — еще один род семейства Halobacteriaceae.

    Некоторые гиперсоленые озера являются местом обитания многочисленных семейств галофилов. Например, Макгадикгади в Ботсване образует обширное, сезонное, высокая соленость воды тела , которое проявляется галофильные видов в пределах диатомовых родов Nitzschia в семье Bacillariaceae , а также виды в пределах рода Lovenula в семье Diaptomidae . Озеро Оуэнс в Калифорнии также содержит большую популяцию галофильной бактерии Halobacterium halobium .

    Wallemia ichthyophaga — это базидиомицетовый гриб , которому для роста in vitro требуется не менее 1,5 М хлорида натрия , и он процветает даже в среде, насыщенной солью. Обязательная потребность в соли — исключение для грибов. Даже виды, которые могут переносить концентрации соли, близкие к насыщению (например, Hortaea werneckii ), почти во всех случаях хорошо растут в стандартных микробиологических средах без добавления соли.

    При ферментации соленых продуктов (таких как соевый соус , китайские ферментированные бобы , соленая треска , соленые анчоусы , квашеная капуста и т. Д.) Часто используются галофилы в качестве основных ингредиентов или случайных загрязнителей. Одним из примеров является Chromohalobacter beijerinckii , который содержится в соленой фасоли, консервированной в рассоле, и в соленой сельди . Tetragenococcus halophilus содержится в соленых анчоусах и соевом соусе.

    Артемия — это вездесущий род мелких галофильных ракообразных, обитающих в соленых озерах (например, в Большом Соленом озере) и солнечных солончаках, которые могут существовать в воде, приближающейся к точке осаждения NaCl (340 г / л), и могут выдерживать сильные осмотические удары из-за его смягчения. стратегии для колебания уровня солености, такие как его уникальная личиночная соляная железа и осморегуляторная способность.

    Овцы Северной Рональдсей — это порода овец, происходящая из Оркнейских островов, Шотландия . У них ограниченный доступ к источникам пресной воды на острове, и их единственный источник пищи — морские водоросли . Они адаптированы для работы с такими концентрациями соли, которые убивают другие породы овец.

    Смотрите также

    Рекомендации

    дальнейшее чтение

    • Weinisch L, Kühner S, Roth R, Grimm M, Roth T. , Netz DJ и др. (Январь 2018). Сурджик V (ред.). «Идентификация осмоадаптивных стратегий у галофильных, гетеротрофных инфузорий Schmidingerothrix salinarum» . PLOS Биология . 16 (1): e2003892. DOI : 10.1371 / journal.pbio.2003892 . PMC   5794333 . PMID   29357351 .
    • Инь Дж, Фу XZ, Ву Q, Чен Дж.С., Чен GQ (ноябрь 2014 г.). «Разработка усиленной системы хромосомной экспрессии на основе оперона синтеза порина для галофилов Halomonas sp». Прикладная микробиология и биотехнология . 98 (21): 8987–97. DOI : 10.1007 / s00253-014-5959-1 . PMID   25070598 . S2CID   1773197 .
    • Зарецкий М., Ройне Э., Эйхлер Дж. (07.09.2018). «Halorubrum sp. PV6» . Границы микробиологии . 9 : 2133 DOI : 10,3389 / fmicb.2018.02133 . PMC   6137143 . PMID   30245679 .
    • Батиста-Гарсия РА, Балькасар-Лопес Э., Миранда-Миранда Э. , Санчес-Рейес А., Куэрво-Сото Л., Асевес-Замудио Д. и др. (2014-08-27). Mormile MR (ред.). «Характеристика лигноцеллюлолитической активности умеренного галофильного штамма Aspergillus caesiellus, выделенного в результате ферментации жома сахарного тростника» . PLOS ONE . 9 (8): e105893. Bibcode : 2014PLoSO … 9j5893B . DOI : 10.1371 / journal.pone.0105893 . PMC   4146556 . PMID   25162614 .
    • Чуа MJ, Campen RL, Wahl L, Grzymski JJ, Mikucki JA (март 2018 г.). «Геномная и физиологическая характеристика и описание Marinobacter gelidimuriae sp. Nov., Психрофильного умеренного галофила из Кровавого водопада, антарктического подледникового рассола» . FEMS Microbiology Ecology . 94 (3). DOI : 10.1093 / femsec / fiy021 . PMID   29444218 .
    • Гонсалес-Мартинес С., Галиндо-Санчес С., Лопес-Ландавери Е., Паниагуа-Чавес С., Портильо-Лопес А. (сентябрь 2019 г. ). «Aspergillus loretoensis, единственный изолят из морских отложений залива Лорето, Южная Нижняя Калифорния, Мексика, полученный как новый облигатный галофильный вид». Экстремофилы . 23 (5): 557–568. DOI : 10.1007 / s00792-019-01107-6 . PMID   31227903 . S2CID   195246075 .
    • Laye VJ, DasSarma S (апрель 2018 г.). «Антарктический экстремальный галофил и его полиэкстремофильный фермент: эффекты перхлоратных солей» . Астробиология . 18 (4): 412–418. Bibcode : 2018AsBio..18..412L . DOI : 10.1089 / ast.2017.1766 . PMC   5910040 . PMID   29189043 .
    • Онганья-Йомби С.Ю., Макдональд Н.Д., Бойд Е.Ф. (январь 2015 г.). Петтинари MJ (ред.). «Расшифровка роли нескольких транспортеров бетаин-карнитин-холин в Halophile Vibrio parahaemolyticus» . Прикладная и экологическая микробиология . 81 (1): 351–63. DOI : 10,1128 / AEM.02402-14 . PMC   4272712 . PMID   25344241 .
    • Соловченко А.Е., Селиванова Е.А., Чеканов К.А., Сидоров Р.А., Немцева Н.В., Лобакова Е.С. (ноябрь 2015 г.). «Индукция вторичного каротиногенеза в новых галофильных микроводорослях из рода Dunaliella (Chlorophyceae)». Биохимия. Биохимия . 80 (11): 1508–13. DOI : 10.1134 / S0006297915110139 . PMID   26615443 . S2CID   9259513 .
    • Стриллинджер Э., Грётцингер С.В., Аллерс Т., Эппингер Дж., Вейстер-Ботц Д. (февраль 2016 г.). «Производство галофильных белков с использованием Haloferax volcanii h2895 в биореакторе с мешалкой». Прикладная микробиология и биотехнология . 100 (3): 1183–1195. DOI : 10.1007 / s00253-015-7007-1 . hdl : 10754/579494 . PMID   26428236 . S2CID   15001309 .
    • Тао П, Ли Х, Ю Й, Гу Дж, Лю Ю (август 2016 г.). «Накопление эктоина и 5-гидроксиэктоина в галофиле Virgibacillus halodenitrificans PDB-F2 в ответ на солевой стресс». Прикладная микробиология и биотехнология . 100 (15): 6779–6789. DOI : 10.1007 / s00253-016-7549-х . PMID   27106915 . S2CID   14058059 .
    • Ван-Туок Д., Ху-Фонг Т., Минь-Кхыонг Д., Хатти-Каул Р. (март 2015 г.). «Производство поли (3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерата) умеренным галофилом Yangia sp. ND199 с использованием глицерина в качестве источника углерода». Прикладная биохимия и биотехнология . 175 (6): 3120–32. DOI : 10.1007 / s12010-015-1479-4 . PMID   25600362 . S2CID   30712412 .

    внешние ссылки

    Новый метод поможет впервые изучить живые бактерии-экстремофилы и найти внеземную жизнь

    Российские учёные из Московского физико-технического института и Российского химико-технологического университета совместно с немецкими коллегамии представили новый метод изучения микроорганизмов, способных выживать в экстремальных условиях. Учёные подобрали флуоресцентный краситель, который позволяет наблюдать за их жизнью в реальном времени.

    Исследователи поясняют, что изучение экстремофилов играет огромную роль для эволюционных биологов и астробиологов. Такие исследования проливают свет на историю нашей планеты, предоставляют новую информацию биотехнологам, а также могут пригодиться в поиске неземной жизни.

    Учёные работали с галофилами — организмами, обитающими в условиях высокой солёности. В перспективе они могут помогать, к примеру, в ликвидации разливов нефти. Но перед тем, как разрабатывать приктические применения, организмы нужно тщательно изучить и провести массу экспериментов. 

    «Эти микроорганизмы часто находят в древних соляных отложениях возрастом в миллионы лет. Наш метод позволяет находить их в минеральных образованиях и исследовать. Подобный поиск может пролить свет на проблему происхождения жизни на Земле: согласно одной из теорий, жизнь на нашу планету была занесена извне в виде бактерий», — пояснил заместитель заведующего лабораторией перспективных исследований мембранных белков МФТИ Валентин Борщевский, ведущий автор исследования.

    Чтобы изучать галофилов в естественных условиях, биологам нужны избирательные красители: они позволяют увидеть куда больше, чем при наблюдении в неокрашенной среде. Но хорошо зарекомендовавшие себя флуоресцентные маркеры и антитела, при помощи которых красители связываются с заданным веществом, в солёной среде зачастую просто не работают. А толстая оболочка галофилов создаёт дополнительные сложности: несмотря на все усилия, специалистам до сегодняшнего дня не удавалось подобрать вещество, позволяющее наблюдать за этими любителями соли «вживую», без убивающей их дополнительной подготовки.

    В новой статье, которая представлена в журнале Scientific Reports, российско-немецкий коллектив описал решение этой проблемы. Как выяснилось в ходе экспериментов, никакой специальной новой краски синтезировать не нужно. Авторы просто применили вещества, созданные ранее для окрашивания митохондрий в эукариотических клетках.

    Изображение бактерий, полученное при помощи нового метода.

    Фото пресс-службы МФТИ.

    Поясним, что бактерии лишены ядра и всех прочих клеточных структур с отдельной мембраной — такие клетки называют прокариотами. А эукариоты — клетки животных, растений и грибов — имеют и ядро, и ряд других структур, включая митохондрии. В митохондриях клетка синтезирует молекулы аденозинтрифосфата или АТФ, универсального источника энергии для биологических процессов.

    Но многие специалисты полагают, что митохондрии когда-то в прошлом были независимо живущими бактериями и лишь потом стали симбионтами эукариотических клеток. У митохондрий до сих пор осталась своя, отдельная ДНК (а недавно в них даже измерили температуру).

    Краситель, производимый под маркой MitoTracker, оказался удачным для окрашивания целого ряда микроорганизмов. Проведённые опыты не только продемонстрировали возможность получать чёткие снимки и вести подсчёт числа клеток, но и позволили проследить за трансформацией клеток одного из видов. При неблагоприятном химическом воздействии клетки из вытянутых становились сферическими (как на изображении ниже).

    Изменение формы бактерий при неблагоприятном воздействии.

    Фото пресс-службы МФТИ.

    Исследователи отмечают, что новый метод позволит, во-первых, эффективно выделять микроорганизмы в естественных условиях (вплоть до марсианского грунта, изучаемого марсоходом), а во-вторых, изучать их «поведение» с минимальным искажением картины эксперимента.

    «Открытие поможет решать прикладные и фундаментальные задачи, начиная с биотехнологии и ликвидации экологических катастроф и заканчивая разработкой методов поиска жизни во вселенной», — заключает соавтор исследования Иван Маслов.

    Работа проходила при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации. 

    Напомним, что ранее водоросли выжили после 16 месяцев в открытом космосе, а грибы провели полтора года в «условиях Марса».  

    Галофильные микроорганизмы — Справочник химика 21


        Оказалось, что в галофильных микроорганизмах бактериородоп-сии выполняет роль светозависимого протонного насоса, создающего градиент ионов водорода энергия этого градиента используется клеткой для синтеза АТР (рис. 328). Другими словами, фотосинте-тическая машина галофильных бактерий представлена достаточно простой белковой системой, которая выполняет уникальную функцию бесхлорофильного фотосинтеза.  [c.606]

        Молекулярную основу этого различия следует искать в аминокислотном составе рибосомных белков у обычных и галофильных микроорганизмов. У обычных организмов, как прокариотов, так и эукариотов, белки рибосом носят выраженный основной характер. Напротив, рибосомные белки галофильных [c.126]

        Рассмотрим особенности галофильных микроорганизмов, которые позволяют им существовать при высоких концентрациях [c. 87]

        III. Микроорганизмы, живущие в морях, обладают высокой приспособленностью к повышенной солености и осмотическому давлению. Особенно ярко это выражается у микроорганизмов соленых озер, называемых галофильными, они растут при содержании соли в. среде 13—25%. Обычные микроорганизмы не могут расти в субстратах, содержание соли в которых выше 1—3%. Этим пользуются для консервирования пищевых продуктов путем соления или создания высокой концентрации сахара, т. е, путем резкого повышения осмотического давления среды. [c.130]

        Галофильные бактерии из прибрежных зон морей пока не настолько хорошо изучены, как они того заслуживают. Не только для познавательных целей, но и для рещения практических задач необходимо постоянно держать в поле зрения и морские бактерии. В настоящее время большое внимание уделяется микроорганизмам сточных вод и вопросам распада трудноразложимых веществ в таких водах. Сточные воды загрязнены не только органическими примесями, но и значительными количествами солей, в том числе сульфатов. Таким образом, в них создаются условия, сходные с условиями морских экосистем. Эти соображения относительно биологии сточных вод подчеркивают необходимость уделять больше внимания микробиологическим превращениям, происходящим в экосистемах морей. [c.505]


        Концентрация растворенных веществ. В процессе эволюции микроорганизмы приспособились к различным концентрациям растворенных веществ в окружающей среде. Одно и то же вещество может по-разному влиять на жизнедеятельность микроорганизмов. В малых концентрациях оно может быть стимулятором развития микроорганизмов, а при повышении концентрации задерживать их рост и даже вызывать отмирание. Так, 2%-ный раствор хлорида натрия активизирует жизнедеятельность микроорганизмов, а при повышении концентрации до 5—10% вызывает их отмирание. В то же время существует ряд бактерий, которые приспособились к жизни в водах с концентрацией хлорида натрия до 25%. Такие микроорганизмы называются галофильными. Осмофильные дрожжи могут жить в насыщенном растворе сахара. Устойчивы к высокой концентрации солей и некоторые виды плесневых грибов. Постоянство определенного химического состава клеток микроорганизмов при изменении химического состава окружающей среды, например йри спуске сточных вод, обусловлено наличием в клетках механизмов регуляции солевого состава. Наличие таких саморегулирующихся систем обеспечивает сохранение жизнедеятельности микроорганизмов в водах с различным химическим составом. [c.222]

        Численность и разнообразие микроорганизмов в экосистемах. В нормальных условиях в почве или в воде развивается большое число видов. Нормальными условиями мы считаем нейтральное значение pH, обилие питательных веществ и высокое содержание воды. Чем больше условия в экосистеме отклоняются от нормальных, т. е. чем более экстремальными будут химические и физические характеристики среды, тем меньше будет разнообразие видов, но зато выше численность особей, относящихся к одному и тому же виду. Такие взаимоотношения между числом видов и числом особей, с одной стороны, и степенью экстремальности условий-с другой, наблюдаются во многих экосистемах, например в горячих источниках, соленых озерах, кислых шахтных водах, в кишечнике и в сухих почвах. В экстремальных экосистемах преобладают те организмы, которые полностью приспособились к своему местообитанию и не растут, если соответствующий экстремальный фактор проявляется в меньшей степени. Это относится к крайне термофильным, психрофильным, галофильным, алкалифильным, осмофиль-ным и другим экстремофильным микроорганизмам. [c.504]

        Лучше других к галофильным условиям приспособлялись микроорганизмы, окисляющие фенолы. Количество видов этой группы увеличилось с 4 до 8. Методами индуцированной селекции удается создать более продуктивные биоценозы галофильных бактерий-окислителей [21 ]. [c.139]

        Нормирование содержания солей. Из числа видов микроорганизмов, составляющих биоценоз активного ила в начале опыта, к галофильным условиям приспособилось 50 видов, или более 80% (табл. 8.3). Общая плотность населения в конце опыта составляла 500 млн./мл, в том числе микрококков — 350 млн., бактерий — 100 млн., псевдомонад — 50 млн. на 1 мл активного ила. [c.203]

        Многие горячие источники обладают повышенной кислотностью известны также и другие многочисленные места с низкими значениями pH. В некоторых из них, например в болотах и кислых рудничных водах, низкие величины pH обусловлены жизнедеятельностью микроорганизмов. Сушествуют также зоны со щелочными значениями pH, правда, они изучены менее детально, не исключено, что в них будут найдены весьма интересные микроорганизмы. Одной из причин возникновения высоких величин pH, обусловленных микробной активностью, служит разложение мочевины до аммиака. Уже давно известно (гл. 7), что многие микроорганизмы способны размножаться в интервале значений pH, в котором их внутриклеточные ферменты не функционируют. По-видимому, несмотря на то что pH окружающей среды молсет меняться, внутри своих клеток эти организмы поддерживают постоянную кислотность. В последние годы это предположение подтвердилось для ряда организмов, особенно для тех, которые существуют в условиях повышенной кислотности. Структуры на поверхности клеток у Таких организмов должны быть приспособлены к крайним значениям pH, что и было действительно показано для некоторых из них. Наружные слои клеток микроорганизмов, живущих в условиях повышенных температур и кислотности, отличаются, надо полагать, характерным химическим составом, который необходим им для того, чтобы выдерживать такие необычные условия. Некоторые организмы обладают жесткими мембранами с очень низким содержанием липидов в этом отношении, а также свойствами своих липидов их мембраны напоминают мембраны экстремально-галофильных бактерии. [c.15]

        В солевых растворах с более высоким осмотическим давлением, чем внутри микробных клеток, эти клетки не могут жить (вода выходит из клетки наружу, клетка обезвоживается, и протопласт сжимается). Осмотическое давление бактериальной клетки достигает примерно 5—20 кгс/см в растворах с более высоким осмотическим давлением (например, в 15—20%-ном растворе Na l) рост бактерий и образование слизистого слоя затруднены. Галофильные микроорганизмы, для которых высокое осмотическое давление среды не является препятствием для развития, отичаются низким значением к . так, толерантные виды имеют к затрудняет биологическую очистку загрязненной морской воды. [c.67]

        Необычна форма жизни галофильных микроорганизмов, рост их наблюдается даже в насыщенном растворе Na l. Ферменты [c.360]

        В митохондриях все энергозависимые виды транспорта веществ поддерживаются энергией А -Н. В плазмалемме и тонопласте растений и грибов большинство процессов такого типа также происходит за счет А хН. Однако в плазмалемме животной клетки гораздо более типичны AixNa-зависимые транспортные системы, хотя в некоторых особых случаях движущей силой осмотической работы и служит А хН. Для бактерий описаны примеры всех перечисленных выше движущих сил, хотя А хН и АТФ используются наиболее часто. У морских и галофильных микроорганизмов вместо А хН служит с той же целью A xNa. У Е. соИ среди 16 систем транспорта аминокислот 8 переносчиков утилизируют АТФ, 5 переносчиков — A iH, одна— А хЫаидве системы — как A iH, так и A xNa (табл. 8). Та же бактерия накапливает глюкозу за счет энергии ФЕП, лактозу — за [c.145]

        Основная проблема создания систем конверсии энергии биомассы в водород связана с превращением этих метаболитов в топливную форму. Для биотехнологии можно было бы воспользоваться и другими механизмами превращения энергии, вьывленными у микроорганизмов. Например, галофильная бактерия На1оЬас1епит каЬЫит способна использовать световую энергию, улавливаемую пурпурным пигментом (бактериородопсином), вмонтированным в мембрану клетки. Молекула пигмента состоит из одной поли-пептидной цепи, к которой прикреплена молекула ретиналя, являющегося светочувствительной частью пигмента. Под влиянием солнечного света изменяется конформация пигмента, приводящая к переносу ионов водорода (Н ) через мембрану. Пигмент является как бы протонным насосом. Молекулы бактериородопси-на располагаются в мембране триадами, и перекачивание протонов через мембрану обеспечивает градиент концентрации Н (АН ), вследствие чего они движутся к наружной стенке, у которой пространство подкисляется и возникает электрохимический градиент (Ац н)- [c. 27]

        Если на клетки микроорганизмов воздействуют слишком высокие концентрации веществ в растворе, может произойти плазмолиз— часть воды выйдет из клеток и протоплазма отойдет от клеточной стенки. Это явление можно наблюдать в микроскоп если, например, поместить дрожжевые клетки в каплю 2— 5%-ного раствора НаС1. Большинство бактерий легко переносят 0,5—3%-ную концентрацию солей, а галофильные микроорга низмы выдерживают даже 29%-ную концентрацию. Следует отметить, что по осмотической активности 20%)-ный раствор соли эквивалентен 60%-ному раствору сахара, т. е. поваренная соль осмотически в 3 раза активней. [c.54]

        Микроорганизмы, участвующие в геохимических реакциях круговорота минеральных соединений серы, активно образуют сероводород при pH от 4,0 до 10,5 и при температурах от О до 75— 80 С. Известны также галофильные штаммы сульфатредуцирую-щих бактерий, развивающихся в 25—30%-ных растворах солей, и баротолерантные формы, образующие сероводород при повышенном гидростатическом давлении [123]. Десульфирующие бактерии могут существовать в анаэробных условиях на глубине до 11 км и при 100° С, Сероводород в верхних горизонтах земной коры (за исключением вулканических областей) возникает в результате главным образом жизнедеятельности бактерий. [c.10]

        Клеточная стенка возникла на каком-то определенном этапе эволюции микроорганизмов. Принимая движение эволюции микроорганизмов в направлении универсализации организации и дифференциации клеточных структур у фагов и вирусов бактерий дрожжей мицелиальных грибов, отметим, что фаги и вирусы не способны синтезировать клеточную стенку. Архебактерии (мета-нообразуюш ие бактерии, облигатные галофильные бактерии и термоацидофильные бактерии) лишены пептидогликана, типичного для бактерий. Лишь отдельные виды из них содержат ацетилсаха-ра и L-аминокислоты вместо диаминопимелиновой кислоты, у них нет D-аминокислот. [c.16]

        Тионовые бактерии, окисляющие серу в присутствии кислорода, относятся к роду Thioba illus. Это подвижные неспорообразующие микроорганизмы, представляющие собой одинаковые клетки размером от 0,5 до 1,5 мкм. Клетки движутся посредством одного полярного жгутика. Энергию для построения клеточного вещества эти бактерии получают при окислении серы, тиосульфатов и других серусодержащих соединений. Конечным продуктом окисления являются сульфаты и серная кислота, которая вызывает сильное снижение pH окружающей среды. Встречаются галофильные и термофильные виды, которые могут развиваться в высокоминерализованных водах (до 25% Na l) и при высоких температурах (до 80 °С). Они могут существовать даже в 10%-ной серной кислоте. Механизм окисления серы в серную кислоту полностью не выяснен. [c.58]

        Регулировать особенности протекания процесса можно также путем разумного выбора катализатора. Сегодня большие усилия затрачиваются на выделение, изучение свойств и способов использования термофильных микроорганизмов и их ферментов во многих уже применяющи>[ся в промышленности био-катализируемых реакциях. Получаемые при этом преимущества определяются увеличением стабильности белков и их более высокой каталитической активностью. Модернизировать процессы можно и путем применения организмов, обитающих в экстремальных условиях (например, при низких pH или высоких концентрациях солей). Так, для производства органических кислот имеет смысл попытаться использовать ацидофильные гало-филы галофильные виды уже сейчас применяются при выработке полиолов (образование глицерола при участии Dunietta),. [c.186]

        Для соления продукты помещают в 14-25%-ный раствор поваренной соли. В результате снижается содержание воды в продукте и подавляется рост микроорганизмов, вызывающих порчу. Способность к размножейию сохраняют в таких условиях лишь немногие галофильные бактерии. [c.212]

        Сходство обмена веществ у галофильных и обычных микроорганизмов. Об успешном приспособлении галофилов к жизни в условиях крайне высокой солености свидетельствует то, что они обладают таким же (в функциональном отношении) метаболическим аппаратом, как и аналогичные негалофильные формы. У галофилов и негалофилов существуют одни и те же пути синтеза АТФ, одни и те же механизмы репликации генов и синтеза белков. Однако в основе такого функционального сходства должны лежать огромные биохимические различия между галофилами и негалофилами. Как мы уже подчеркивали в гл. 1, видимые черты сходства в физиологической функции часто существуют только благодаря тому, что биохимический аппарат, ответственный за эту функцию, специально приспособлен для работы при тех условиях внешней среды, в которых живут данные организмы. [c.126]

        Кислый характер белков клеточной стенки и клеточных мембран у галофилов. Различия, характерные для аминокислотного состава рибосомных белков галофильных и обычных микроорганизмов, обнаружены и у других белков. Особенно демонстративно эти различия проявились при изучении белков клеточных стенок и мембран. Давно известно, что клеточная оболочка (состоящая из клеточной стенки и плазматической мембраны) у галофилов подвергается лизису, если содержание соли в среде уменьшить примерно до 5% (Na l). Вопреки естественному предположению этот лизис не обусловлен осмотическими эффектами. Высокие концентрации неионных растворенных веществ, например сахарозы, не предотвращают лизиса клеточной оболочки. Заинтересовавшись вопросом о причинах этого лизиса, Дж. Гиббонс и его сотрудники более 10 лет назад пришли к выводу, что клеточные стенки и мембраны сохраняют свою целостность благодаря слабым вторичным взаимодействиям и остаются интактнымп до тех пор, пока их отрицательные заряды блокированы высокими концентрациями Na+. Эта гипотеза по существу предсказывала, что в клеточной оболочке должны преобладать кислые белки. [c.128]

        Нормирование содержания солей. Отдельные виды A tinomy es и No ardia приспосабливались к высокому содержанию солей в фе-нолсодержащих сточных водах. Из 48 видов мезофилов и термофилов, составляющих биоценоз активного ила в начале опыта, к галофильным условиям приспособилось 42 вида, т. е. -около 90% от первоначального населения биоценоза (табл. 7.3). Процент адаптации фенольных микроорганизмов к засолению стоков был наибо- [c.192]

        Общую картину разложения мортмассы продуцентов аэробными деструкторами можно представить в виде части схемы экологических вакансий в цикле углерода. Функциональное разнообразие микроорганизмов при этом дополняется топическим разнообразием мест обитания каждому местообитанию соответствует свой набор организмов ацидофильных или алкалофильных, галофильных или обитателей ультрапресных вод. Основная масса принадлежит организмам нормальных мест обитания, в которых растительность дает больше органического вещества. Именно для них культуральные методы дали больше всего представителей (рис. 2.4). [c.39]

        Среди экстремальных микроорганизмов особо следует отметить анаэробных гипертермофилов, которые представляют собой наиболее вероятных обитателей подземной гидросферы, в некоторых условиях оказавшихся вблизи поверхности. Среди них важны литотрофные организмы, использующие водород эндогенных реакций в нижележащих слоях на контакте подземной гидросферы с нагретыми изверженными породами. В соленых водах нефтяных месторождений Африки, по данным французских исследователей, важную группу составили галоанаэробы и галофильные сульфатредукторы. В нефтяных водах глубинных скважин Северного моря широко распространенными оказались термофильные железо-, марганец- и ни-тратвосстанавливающие организмы. В породах распространены ме- [c.175]

        Галофильные бактерии На1оЬас1епит /1а1оЫит при определенных условиях синтезируют родопсиноподобный белок, который используется для создания био-электронных устройств (см. гл. П, 4). Основным- кинетическим параметром изменения биомассы микроорганизмов за счет усвоения ими питательных веществ является удельная скорость роста ц прирост биомассы на единицу биомассы в единицу времени  [c.52]

        Галофильные бактерии, а также ряд других организмов, живущих в условиях высокого содержания солей либо иных раст ворениых веществ, мы рассмотрим в гл. 8. Экстремальные галс филы занимают особое место среди микроорганизмов, сущест вующих в экстремальных условиях, поскольку они представляют собой пример полной (и внешней, и внутренней) адаптации к очень Высоким концентрациям солей, а также потому, что они [c. 15]


    В чем разница между галофилами и осмофилами

    Основное различие между галофилами и осмофилами состоит в том, что галофилы являются микроорганизмами, которые обитают в среде с высокой соленостью, тогда как осмофилы являются микроорганизмами, которые обитают в среде с высоким осмотическим давлением. Кроме того, галофилы могут жить в концентрации соли до 30%, тогда как осмофилы могут жить в высоких концентрациях сахара.

    Галофилы и осмофилы — это два типа микроорганизмов, которые могут жить в средах с низкой активностью воды. Здесь активность воды определяет количество воды, доступной для гидратации материалов.

    Содержание
    1. Что такое галофилы — определение, особенности, примеры.
    2. Что такое осмофилы — определение, особенности, примеры.
    3. Каковы сходства между галофилами и осмофилами — общие черты.
    4. В чем разница между галофилами и осмофилами — сравнение ключевых отличий.
    Ключевые термины

    Галофилы, высокое осмотическое давление, высокая соленость, низкая активность воды, осмофилы

    Что такое галофилы

    Галофилы — это микроорганизмы, которые живут в средах с высокой соленостью. Они также известны как «любящие соль» организмы. Большинство галофилов классифицируются под доменом Археи. Кроме того, некоторые водоросли, такие как Dunaliella salina, некоторые грибы, такие как ихтиофага Wallemia, а также некоторые бактерии, являются галофилами. Обычно галофилы содержат каротиноид, известный как бактериородопсин, который придает им характерный красный цвет. Кроме того, они расходуют клеточную энергию, чтобы исключить избыток солей из своей цитоплазмы, предотвращая агрегацию белков путем высаливания. Кроме того, они используют стратегии для предотвращения высыхания путем перемещения воды из цитоплазмы во внешнюю среду с высокой соленостью. Здесь они накапливают осмопротекторы в цитоплазме, поддерживая осмолярность. Или же они подвергаются избирательному притоку ионов калия в цитоплазму для увеличения внутренней осмолярности.

    Соленое озеро Эльтон

    Кроме того, галофилы могут жить в концентрациях соли, которые в пять раз превышают концентрацию соли в океане. Этот тип окружающей среды встречается в соленом озере в Эльтон, озере Карун в Египте, на Мертвом море и в испарительных водоемах. Кроме того, эти галофилы делятся на три группы в зависимости от их способности переносить соленость. Это слабые галофилы, которые предпочитают соленость на 1,7-4,8%, умеренные галофилы, которые предпочитают соленость на 4,7-20%, и экстремальные галофилы, которые предпочитают соленость на 20-30%. Как правило, соленость моря составляет 3,5%.

    Что такое осмофилы

    Осмофилы — это микроорганизмы, которые живут в средах с высоким осмотическим давлением. Они могут жить в средах с низкой активностью воды, таких как высокие концентрации сахара. Однако эти высокие концентрации сахара служат фактором, ограничивающим рост многих микроорганизмов. Однако осмофилы, в основном  дрожжи и некоторые бактерии, могут защитить свои клетки от высокого осмотического давления, создаваемого этими высокими концентрациями растворенного вещества.

    Saccharomyces cerevisiae, осмофил

    Кроме того, они синтезируют осмопротекторы, включая спирты, сахар, аминокислоты, полиолы, бетаины и эктоин, в качестве адаптации к этим средам. Обычно осмопротекторы совместимы с растворимыми, которые являются либо нейтральными, либо цвиттерионными. Они действуют как осмолиты, которые поддерживают баланс жидкости и объем клеток. Кроме того, растения также накапливают осмопротекторы в периоды засухи. Что еще более важно, осмофилы могут вызывать порчу сахара, фруктовых соков, концентрированных фруктовых соков, жидких сахаров, меда и т.д.

    Сходство между галофилами и осмофилами
    • Галофилы и осмофилы — это два типа микроорганизмов, которые могут жить в средах с низкой активностью воды.
    • Кроме того, они растут при высоких концентрациях растворенного вещества.
    • Кроме того, оба имеют разные механизмы для адаптации к своей среде.
    • Эти организмы филогенетически разнообразны и относятся ко всем трем доменам.
    Разница между галофилами и осмофилами
    Определение

    Галофилы относятся к организму, особенно микроорганизму, который растет или может переносить солевые условия, тогда как осмофилы относятся к микроорганизмам, адаптированным к средам с высоким осмотическим давлением, таким как высокие концентрации сахара. Таким образом, в этом главное отличие галофилов от осмофилов.

    Значимость

    Кроме того, галофилы могут жить в условиях высокой солености, тогда как осмофилы живут в условиях высокого осмотического давления. Следовательно, это также важное различие между галофилами и осмофилами.

    Тип среды

    Галофилы могут жить в концентрации соли до 30%, в то время как осмофилы могут жить в высоких концентрациях сахара.

    Тип организмов

    Кроме того, еще одно важное различие между галофилами и осмофилами заключается в том, что галофилы — это в основном археи, а осмофилы — в основном дрожжи.

    Адаптация к окружающей среде

    Галофилы расходуют клеточную энергию, чтобы исключить соль из своей цитоплазмы, избегая агрегации их белков путем «высаливания», осмофилы синтезируют осмопротекторы, такие как спирты и аминокислоты. Таким образом, это также является основным отличием между галофилами и осмофилами.

    Значение

    Галофилы живут в концентрации соли в пять раз выше, чем в океане, в то время как осмофилы вызывают порчу в сахарной и сладкой промышленности.

    Заключение

    Галофилы представляют собой тип микроорганизмов, которые могут жить в высоких концентрациях соли. В основном, археи — галофилы, и они исключают избыток соли из своей цитоплазмы, расходуя клеточную энергию. Для сравнения, осмофилы — это микроорганизмы, в основном дрожжи, которые могут жить под высоким осмотическим давлением. Они синтезируют осмопротекторы для поддержания баланса жидкости внутри клетки. Как галофилы, так и осмофилы являются организмами с низкой активностью воды. Однако основное различие между галофилами и осмофилами заключается в типе среды, в которой они живут, и их адаптации к окружающей среде.

    галофилов — обзор | Темы ScienceDirect

    18.5.1 Галофилы

    Галофилы — основные обитатели гиперсоленой среды. Эти среды обитания являются экстремальными и обладают ограниченным микробным разнообразием из-за комбинированного воздействия многих факторов окружающей среды, в первую очередь высоких концентраций соли, включая температуру, pH, низкий уровень питательных веществ и доступность кислорода (Ventosa et al. , 2015). Галофильные микроорганизмы традиционно подразделяются на (на основе оптимальных условий роста при различной концентрации соли) две основные группы: (1) умеренные галофилы [с оптимальным ростом от 3% до 15% (~ 0.6 M) NaCl] и (2) крайние галофилы [с оптимальным ростом выше 15% (> 5 M) NaCl] (DasSarma и DasSarma, 2015; Ventosa et al., 2015). Другая подкатегория — это «слабые галофилы», которые могут расти в синтетической среде с 1–3% NaCl (Ventosa, 2006; Ventosa et al., 2015).

    В жизни клеток в гиперсоленой среде в основном доминируют прокариоты (как археи, так и некоторые бактерии). Немногочисленные микробные эукариоты, такие как фотосинтезирующие и гетеротрофные протисты и грибы, и ракообразные, такие как Artemia salina , часто встречаются в галофильных местообитаниях (Ventosa, 2006; Ventosa et al., 2011; Plemenitas et al., 2014; Park et al., 2006; Cho et al., 2008; Ventosa et al., 2015). Вирусы также играют важную роль в поддержании динамики сообщества в гиперсоленой среде (Santos et al. , 2012; Luk et al., 2014). Более любопытно понять адаптивный механизм, выработанный галофилами к высоким концентрациям соли. Адаптивный механизм включает уравновешивание осмотического стресса внешней среды (среды) (DasSarma, DasSarma, 2015).

    Как правило, галофильные археи (e.g., haloarchaea) используют стратегию «соления» и накапливают в своем окружении молекулы KCl, равные NaCl; экспериментальные результаты показали, что их ферменты требуют или могут выдерживать концентрацию соли 4–5 М (Lanyi, 1974; DasSarma and DasSarma, 2015). С другой стороны, галофильные бактерии и эукариоты в основном используют стратегию «выделения соли», исключают соли из цитоплазмы и либо накапливают, либо синтезируют de novo совместимые растворенные вещества, такие как глицин бетаин, другие цвит-терионные соединения (у бактерий), глицерин. и другие полиолы (у эукариот) (Roberts, 2005; DasSarma, DasSarma, 2015).У некоторых галофилов задействованы комбинации одного или нескольких адаптивных механизмов.

    Ранние наблюдения галофильных ферментов выявили две важные особенности: (1) ферменты обладают значительным количеством белковых зарядов и (2) повышенным уровнем гидрофобности, которые обычно не обнаруживаются у негалофильных ферментов (Bayley and Morton, 1978; DasSarma and DasSarma , 2015). Первая разрешенная структура галофильных ферментов была доступна в 1990-х годах, и постепенно структуры генома галофилов стали детально изучаться, что выявило всеобъемлющую молекулярную перспективу галофильных адаптаций (Dym et al., 1995; Ng et al., 1998, 2000).

    Большинство исследований галофилов проводится в водных средах обитания, таких как соленые озера, искусственные солнечные соляные озера (используемые для промышленного производства солей) и глубоководные рассолы в прибрежных и подводных бассейнах, соляных шахтах и ​​т. Д., За которыми следуют засоленные почвы. , соленые продукты, шкуры и др. (Ventosa, 2006; Oren 2011; La Cono et al., 2011; Якимов и др., 2015). Гиперсоленые водные среды обитания подразделяются на (1) талассохалин, представляющий морское происхождение и концентрации (и соотношения) солей, эквивалентные морским водам, и (2) аталассохалин, где концентрации солей отличаются от морской воды.К бывшим типам относятся, в основном, искусственные солнечные соляные озера, где морской воде в серии мелких водоемов позволяют испаряться до тех пор, пока не будут обнаружены соли, а аталассохалинная экосистема, как правило, представляет собой естественные конечные озера, содержащие различные соли (в зависимости от геологии и графического расположения пресных водоемов; Ventosa , 2006).

    Гиперсоленая среда хорошо распределена по всей планете, как отмечалось выше. В этой экосистеме преобладают галофильные археи, определенные группы бактерий, эукариоты, а также их вирусы.Одной из наиболее изученных гиперсоленой средой за более чем 35 лет является Бра-дель-Порт-Сальтерн, Санта-Пола, Южный Аликанте (на испанском побережье Средиземного моря) (Ventosa et al., 2014, 2015). Метагеномные исследования насыщенных NaCl прудов солеварни показали преобладание Haloquadratum walsbyi , а исследование продемонстрировало замечательную пластичность генома и высокую вариабельность содержания генов среди его близких родственников (Cuadros-Orellana et al., 2007; Legault et al., 2006 ).

    Другое исследование, проведенное в двух прудах (солеварня Санта-Пола) прудов средней солености с 13% и 19% NaCl и двух прудах-кристаллизаторах с 33% и 37% NaCl, показало преобладание Euryarchaeota и Bacteroidetes.В исследовании также было обнаружено, что с увеличением солености количество видов архей Euryarchaeota также увеличивалось (Fernandez et al. , 2014a, b; Ghai et al., 2011). Среди бактерий класса гамма-протеобактерии были многочисленны в прудах с соленостью 13% и 19%. Микробиом был очень разнообразным во всех прудах со средней соленостью, включая представителей разных 7–9 высших таксонов (Ventosa et al., 2015). Исследование показало обнаружение новых, многочисленных и ранее не подозреваемых групп микробов, в том числе актинобактерий с низким ГК, связанных с пресноводными штаммами, эвриархей Candidatus haloredivivus (с самым низким содержанием ГК среди всех эуархеонов), высокоэуархей и гамма- протеобактерии (Ghai et al., 2011). В другой солевой среде исследование Narayan et al. (2017) из Ранна из Качча, Гуджарат, Индия, сообщает о доминировании бактерий трех типов: Proteobacteria, Firmicutes и Bacteroidetes. Помимо бактерий, с увеличением концентрации соли увеличивается и численность архей с преобладанием Euryarchaeota.

    HaloDom: новая база данных галофилов во всех сферах жизни | Журнал биологических исследований-Салоники

  • 2.

    Гунде-Цимерман Н., Орен А., Племениташ А. Адаптация к жизни при высоких концентрациях соли у архей, бактерий и эукарий. Клеточное происхождение, жизнь в экстремальных средах обитания и серия книг по астробиологии. Дордрехт: Спрингер; 2005.

    Google ученый

  • 3.

    Орен А. Микробная жизнь при высоких концентрациях соли: филогенетическое и метаболическое разнообразие. Saline Syst. 2008; 4: 1–13.

    Артикул Google ученый

  • 5.

    Чо BC. Гетеротрофные жгутиконосцы в гиперсоленых водах. В: Гунде-Цимерман Н., Орен А., Племениташ А., редакторы. Адаптация к жизни при высоких концентрациях соли у архей, бактерий и эукариев. Клеточное происхождение, жизнь в экстремальных средах обитания и серия книг по астробиологии. Дордрехт: Спрингер; 2005. с. 541–50.

    Google ученый

  • 6.

    Hauer G, Rogerson A. Гетеротрофные простейшие из гиперсоленых сред. В: Гунде-Цимерман Н., Орен А., Племениташ А., редакторы. Адаптация к жизни при высоких концентрациях соли у архей, бактерий и эукариев. Клеточное происхождение, жизнь в экстремальных средах обитания и серия книг по астробиологии. Дордрехт: Спрингер; 2005. с. 519–40.

    Google ученый

  • 7.

    Пол С., Баг С.К., Дас С., Харвилл Е.Т., Датта С. Молекулярная подпись гиперсоленой адаптации: выводы из генома и протеомного состава галофильных прокариот.Genome Biol. 2008; 9: R70. https://doi.org/10.1186/gb-2008-9-4-r70.

    Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

  • 8.

    Аргандона М., Ньето Дж. Дж., Иглесиас-Герра Ф., Кальдерон М. И., Гарсия-Эстепа Р. , Варгас С. Взаимодействие между гомеостазом железа и реакцией на осмотический стресс в галофильной бактерии Chromohalobacter salexigens . Appl Environ Microbiol. 2010. 76: 3575–89.

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 9.

    Беккер Э.А., Зейтцер П.М., Тритт А., Ларсен Д., Крусор М., Яо А.И. и др. Филогенетически управляемое секвенирование чрезвычайно галофильных архей раскрывает стратегии статического и динамического осмо-ответа. PLoS Genet. 2014. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1004784.

    Google ученый

  • 10.

    Ali I, Kanhayuwa L, Rachdawong S, Rakshit SK. Идентификация, филогенетический анализ и характеристика облигатных галофильных грибов, выделенных из искусственной солнечной солянки в провинции Пхетчабури, Таиланд. Ann Microbiol. 2013; 63: 887–95.

    Артикул Google ученый

  • 11.

    Рухи А., Ахмед И., Халид Н., Икбал М., Джамил М. Изоляция и филогенетическая идентификация галотолерантных / галофильных бактерий из соляных шахт Карак, Пакистан. Int J Agric Biol. 2014; 16: 564–70.

    CAS Google ученый

  • 12.

    Луо XX, Хан XX, Чжан Ф., Ван СХ, Чжан LL. Paraglycomyces xinjiangensis gen.nov., sp nov., галофильный актиномицет. Int J Syst Evol Microbiol. 2015; 65: 4263–9.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 13.

    Ким С.Дж., Ли Дж.С., Хан С.И., Ван К. С. Halobacillus salicampi sp. nov., умеренно галофильная бактерия, выделенная из осадка солнечной соли. Антони Ван Левенгук. 2016; 109: 713–20.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 14.

    Albuquerque L, Kowalewicz-Kulbat M, Drzewiecka D., Stączek P, d’Auria G, Rosselló-Móra R, et al. Halorhabdus rudnickae sp. nov., галофильный археон, выделенный из скважины соляной шахты в Польше. Syst Appl Microbiol. 2016; 39: 100–5.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 15.

    Дассарма С.Л., Кейпс, доктор медицины, Дассарма П., Дассарма С. HaloWeb: база данных геномов галоархей. Saline Syst. 2010; 6: 12.

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 17.

    Шарма Н., Фаруки М.С., Чатурведи К.К., Лал С.Б., Гровер М., Рай А. и др. База данных галофильных белков. База данных. 2014; 2014 (bau11): 4.

    Google ученый

  • 18.Официальный сайт

    XAMPP. https://www.apachefriends.org/index.html. По состоянию на 5 мая 2017 г.

  • 19.

    Официальная веб-страница PhpMyAdmin. https://www. phpmyadmin.net/. По состоянию на 5 мая 2017 г.

  • 20. Официальная веб-страница

    NetBeans. https://netbeans.org. По состоянию на 5 мая 2017 г.

  • 21.

    Google charts. https://developers.google.com/chart. По состоянию на 10 июля 2017 г.

  • 22.

    Камекура М. Разнообразие чрезвычайно галофильных бактерий. Экстремофилы.1998; 2: 289–95.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 23.

    Kastritis PL, Papandreou NC, Hamodrakas SJ. Галоадаптация: выводы сравнительного моделирования галофильных DHFR архей. Int J Biol Macromol. 2007. 41: 447–53.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 24.

    Santos H, da Costa MS. Совместимые растворенные вещества организмов, живущих в горячей солевой среде.Environ Microbiol. 2002; 4: 501–9.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 25.

    Empadinhas N, da Costa MS. Механизмы осмоадаптации у прокариот: распределение совместимых растворенных веществ. Int Microbiol. 2008; 11: 151–61.

    CAS PubMed Google ученый

  • 26.

    Empadinhas N, da Costa MS. Быть или не быть совместимым растворенным веществом: биоразнообразие маннозилглицерата и глюкозилглицерата. Syst Appl Microbiol. 2008. 31: 159–68.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 27.

    Abatzopoulos TJ, Beardmore JA, Clegg JS, Sorgeloos P. Artemia : фундаментальная и прикладная биология. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers; 2002.

    Google ученый

  • 28.

    Kappas I, Baxevanis AD, Abatzopoulos TJ. Филогеографические образцы в Artemia : модельный организм для гиперсоленых ракообразных.В: Koenemann S, Schubart C, Held C, редакторы. Проблемы ракообразных 19: филогеография и популяционная генетика ракообразных. Бока-Ратон: CRC Press; 2011. с. 233–55.

    Google ученый

  • 29.

    Madigan MT, Marrs BL. Экстремофилы. Sci Am. 1997. 276: 82–7.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 30.

    Ding JY, Lai MC. Биотехнологический потенциал экстремальных галофильных архей Haloterrigena sp.h23 в метаболизме ксенобиотиков с использованием подхода сравнительной геномики. Environ Technol. 2010; 31: 905–14.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 31.

    Муньос Р., Ярза П., Людвиг В., Эузеби Дж., Аманн Р., Шлейфер К. Х. и др. Освободите LTP104 из живого дерева всех видов. Syst Appl Microbiol. 2011; 34: 169–70.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 33.

    Белянска-Грайнер И., Цудак А. Влияние засоления на видовое разнообразие коловраток в антропогенных водоемах. Pol J Environ Stud. 2014; 23: 27–34.

    Google ученый

  • 34.

    Кавиккиоли Р. Экстремофилы и поиски внеземной жизни. Астробиология. 2002; 2: 281–92.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 35.

    де Лоренцо В. Гены, открывающие окно жизнеспособности: уроки бактерий, процветающих в экстремальных холодах: мезофилы можно превратить в экстремофилов, заменив важные гены. BioEssays. 2011; 33: 38–42.

    Артикул PubMed Google ученый

  • Экология и физиология галофильных микроорганизмов — Тематический выпуск на основе докладов, представленных на Halophiles 2019 — 12-й Международной конференции по галофильным микроорганизмам, Клуж-Напока, Румыния, 24–28 июня 2019 г. | Письма о микробиологии FEMS

    РЕФЕРАТ

    В июне 2019 года в Клуж-Напока, Румыния, прошла 12-я Международная конференция по галофильным микроорганизмам — Halophiles 2019.Тематический выпуск FEMS Microbiology Letters содержит статьи, основанные на лекциях и постерах, представленных на конференции. Здесь мы даем краткий обзор прошлых исследований гиперсоленой среды в Румынии и населяющих ее микроорганизмов, а также кратко представляем статьи, опубликованные в этом тематическом выпуске.

    ‘nec tibi sunt fontes, laticis nisi paene marini ,

    qui potus dubium, sistat alatne sitim .’

    Источников нет, кроме тех, что почти рассольные:

    пить, и сомневаешься, гаснут они или обжигают.

    ГИПЕРСЛИНОВЫЕ СРЕДЫ В РУМЫНИИ И ИХ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

    Появление внутренних соленых вод на территории современной Румынии было задокументировано еще 2000 лет назад. Приведенные выше строки цитируются из Epistulae ex Ponto (III-I: 17; перевод: А.С. Клайн), писем римского поэта Овидия (Публий Овидий Насо), который в 8 г. н.э. был изгнан по указу императора Августа. в Томис, ныне Констанца, Румыния, на берегу Черного моря ( Pontus Euxinus ).

    Недалеко от Черного моря в Румынии находится ряд интересных соленых и гиперсоленых озер. Основываясь на образцах, собранных в озере Лакул Сэрат близ Брэилы, Эманойл Теодореско (1866–1949) изучил одноклеточную зеленую водоросль, ярко окрашенную в красно-оранжевый цвет из-за большого количества β -каротина, накопленного в единственном хлоропласте клетки. Этот тип сололюбивых водорослей был известен уже несколько десятилетий под разными названиями, и он является основным или единственным первичным продуцентом в большинстве подверженных воздействию света гиперсоленых сред, приближающихся к солевому насыщению.Теодореско предложил название рода Dunaliella для этих водорослей, названное в честь французского ботаника Мишеля Феликса Дуналя (1789–1856), и опубликовал подробное описание вида Dunaliella salina (Teodoresco 1905,). Другие соленые озера на юго-востоке Румынии, озера Амара (округ Яломиня) и Текирджиол (недалеко от города Констанца), известные своей богатой органикой лечебной грязью (сапропелем) (Ţuculescu 1965), были подвергнуты современному анализу, не зависящему от выращивания микробных сообществ в отложениях.Эти исследования привели к выяснению возможных способов метаболизма Asgardarchaeota ( Heimdall-archaeia ), неуловимой группы архей, которые не были введены в культуру до сегодняшнего дня (Bulzu et al . 2019).

    На плато Трансильвании (Центральная Румыния) и в округе Прахова (Южная Румыния) есть массивные подземные залежи галита, образовавшиеся там около 13 миллионов лет назад (Alexe et al .2018). Соль добывалась около Турды (округ Клуж) и Слэник-Прахова на протяжении сотен лет.Несколько исследований были посвящены характеристике микробных сообществ, связанных с подземной каменной солью, и активности некоторых микроорганизмов, выделенных из этой соли (Cojoc et al .2009; Carpa et al .2014).

    Из-за обрушения соляных шахт в течение прошлых столетий в Трансильванской котловине образовалось несколько гиперсоленых озер. Некоторые из этих озер представляют особый интерес, поскольку они меромиктические: слой менее соленой воды покрывает более плотные рассолы.Это может привести к гелиотермическому нагреву: солнечная энергия задерживается в нижних слоях, которые становятся намного теплее, чем поверхностные воды. Озеро Урсу (Совата, уезд Муреш) — самый известный пример. В последние годы обширные исследования, зависящие от культивирования и не зависящие от культивирования, были посвящены характеристике микробных сообществ, населяющих эти интересные гиперсоленые среды (Enache et al . 2008; Borsodi et al . 2010, 2013; Baricz et al. al .2014, 2015; Мате и др. . 2014; Somogyi и др. . 2014; Андрей и др. . 2015, 2017a, 2017b; Молдовяну и др. . 2015; Алексей и др. . 2018).

    Гиперсоленая среда Румынии привела к появлению ряда новых микроорганизмов, которые были охарактеризованы и названы новыми видами. Помимо вышеупомянутого рода водорослей Dunaliella и вида Dunaliella salina (Teodoresco 1905,), существует галоархея Haloferax prahovense (порядок Haloferacales , класс Halobacteria из семейства Halobacteria ). Округ Прахова (Enache и др. .2007) и актинобактерии Rhodococcus sovatensis (заказ Actinomycetales , класс Actinobacteria ) из гиперсоленого и гелиотермального озера Урсу (Táncsics et al . 2017). Характеристика штамма Halomonas elongata , выделенного из меромиктического озера Фэрэ Фунд в Трансильванской котловине, организма, продуцирующего биопластик поли- β -гидроксиалканоат, показывает, что также изоляты известных видов из гиперсоленой румынской среды могут представлять интерес для будущая биотехнологическая эксплуатация (Cristea et al .2018).

    Мы также можем упомянуть двух ученых, которые внесли большой вклад в науку о галофилах и родились или получили образование в Румынии до того, как начали свою научную карьеру за рубежом. Один из них — Моррис Кейтс (1923–2013), родившийся в Галац (юго-восток Румынии). За свою долгую карьеру в качестве липидного биохимика в Канаде он открыл структуру липидов дифитанилового эфира Halobacterium и других архей (Oren and Ventosa 2013). Галоархея Halomicrobium katesii , выделенная из озера Тебенкиче в пустыне Атакама, Чили, и из Эзземул-Сабха, Алжир, была названа в его честь (Харроуб и др. .2008 г.). Второй — Хенрик (Хайни) Айзенберг (1921–2009), родился в Берлине и получил образование в Черновцах (современные Черновцы на Украине) до переезда в Израиль. Мы благодарим его за понимание особых свойств галофильных белков, основанное на его исследованиях малатдегидрогеназы и других ферментов из Haloarcula marismortui (Eisenberg 1990). Хайни Айзенберг также инициировал организацию двух предыдущих международных семинаров по галофильным микроорганизмам, проведенных в 1986 и 1989 годах (Oren 2011; Banciu and Oren 2019).

    КОНФЕРЕНЦИЯ HALOPHILES 2019

    Принимая во внимание большое разнообразие гиперсоленых сред в Румынии и богатую историю изучения микробного разнообразия в этих средах, мы очень рады, что нам удалось организовать Halophiles 2019, 12 -ю Международную конференцию по галофильным микроорганизмам, в Клуж-Напока, Румыния, в июне 2019 года (Banciu and Oren 2019). Конференция собрала 90 ученых и студентов из 16 стран (рис. 1). Он включал экскурсию в историческую соляную шахту возле Турды (к юго-востоку от города Клуж-Напока).

    Рисунок 1.

    Участники Международной конференции Halophiles 2019–12 по галофильным микроорганизмам, Клуж-Напока, Румыния, 24–28 июня 2019 г.

    Рисунок 1.

    Участники Международной конференции Halophiles 2019–12 по галофильным микроорганизмам, Клуж-Напока, Румыния, 24–28 июня 2019 г.

    Этот тематический выпуск FEMS Microbiology Letters содержит восемь статей, основанных на устных презентациях или постерах, представленных на конференции.Отрывки из 46 докладов и 49 стендовых презентаций были опубликованы в специальном выпуске (том 64, выпуск 1) Studia Universitatis Babeş-Bolyai Biologia .

    Вклад Мегоу и его коллег показывает, что соляная шахта Килрут, месторождение галита триасового периода в Северной Ирландии, единственная постоянно гиперсоленая среда на острове Ирландия, представляет собой место с высоким потенциалом для открытия новых биологических ресурсов. Профиль сайта был профилирован с использованием как усовершенствованных методов культивирования, так и метагеномных подходов, не зависящих от культивирования.Изоляты архей, извлеченные на этом участке, были аналогичны изолятам, ранее изолированным из других древних месторождений галита. В наборах метагеномных данных были идентифицированы многочисленные роды, которые не были представлены среди культивируемых изолятов. Некоторые из изолятов показали антимикробную активность в отношении клинически важных бактериальных патогенов (Megaw et al .2019, этот выпуск).

    Многие галофильные микроорганизмы, в том числе архейные, бактериальные и эукариотические типы, ярко пигментированы из-за присутствия каротиноидов и других пигментов.Четыре статьи в этом тематическом выпуске посвящены различным аспектам этой пигментации. Солевые пруды-кристаллизаторы, используемые для производства соли из морской воды, обычно окрашены в красный цвет из-за присутствия плотных сообществ богатых каротиноидами представителей семейства Halobacteria ( Euryarchaeota ), бактерии Salinibacter ( Bacteroidetes ) и эукариотическая водоросль Dunaliella salina . Однако красные солевые рассолы не упоминались в западной литературе до 18, и века, вероятно, потому, что способ работы солевых кристаллизаторов не поддерживал массовое развитие галофильных микроорганизмов.Впервые красные солончаки были зарегистрированы в западном мире в 1765 году: в энциклопедии Дидро. В солеварнях, которые сегодня эксплуатируются традиционным способом, принятым в средние века, красных рассолов не наблюдается. Плотность прокариот в таких солончаках на порядок ниже, чем в современных кристаллизаторах соленых. Вероятно, это связано с гораздо более коротким временем пребывания рассола в традиционно эксплуатируемых солеварнях. В Китае красные солевые рассолы были зарегистрированы намного раньше (Oren and Meng 2019, этот выпуск).

    Рамановская спектроскопия — это эффективный метод контроля присутствия каротиноидов в галофильных микроорганизмах благодаря явлению усиления резонанса. Рамановские спектрометры также планируется использовать в ближайшем будущем для исследования поверхности и подповерхностных слоев планеты Марс. Чтобы исследовать пределы и проблемы обнаружения биомолекул в кристаллах с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света, портативный спектрометр комбинационного рассеяния света с возбуждением 532 нм был использован для обнаружения каротиноидных биомаркеров: салиниксантина , Salinibacter и α-бактерируберина Halorubrum в искусственных включениях, выращенных в лаборатории. в сложных кристаллах нескольких хлоридов и сульфатов, моделирующих захват микроорганизмов эвапоритовыми минералами.Кристаллы галита (NaCl), сильвита (KCl), арканита (K 2 SO 4 ) и цермигита ((NH 4 ) Al (SO 4 ) 2 · 12H 2 O) были выращены из синтетических растворов, содержащих микроорганизмы. Второй кристаллический слой NaCl или K 2 SO 4 был впоследствии выращен, так что первичные кристаллы, содержащие микроорганизмы, рассматривались как твердые включения. Были зарегистрированы правильные положения диагностических рамановских полос, соответствующих конкретным каротиноидам (Culka et al . 2019, в этом выпуске).

    В области культурного наследия обнаружение и идентификация каротиноидов и других биологических пигментов, синтезируемых галофильными бактериями на фресках, представляет собой инновационный метод оценки статуса сохранения. Из-за наличия высолов и неподходящих для сохранения микроклимата участков на фресках двух исторических памятников в северной и центральной части Румынии образовались участки с розовой окраской. Рамановские спектры были получены для розовых пигментов, экстрагированных как из изолированных бактериальных культур (филогенетически связанных с Halobacillus hunanensis и H.naozhouensis ) и из образцов росписи, а также диагностические полосы каротиноидов. Идентификация пигмента была подтверждена с помощью ИК-Фурье спектроскопии. Поэтому спектроскопические методы, такие как рамановское и FTIR, могут использоваться для оценки состояния сохранности древних фресок на основе обнаружения конкретных биомаркеров. Это открывает новые направления в реставрации культурного наследия (Cojoc et al . 2019, этот выпуск).

    Сообщалось о влиянии селенита и глицинбетаина на рост Dunaliella salina и производство фотосинтетических пигментов в условиях сильного светового и соленого стресса.Добавление этих соединений повысило толерантность к абиотическому стрессу и увеличило накопление биоактивных соединений. Глицин бетаин значительно усиливает накопление каротиноидов и хлорофилла . Антиоксидантная активность увеличивалась примерно в 10 раз в экстрактах водорослей, обработанных 50 мкМ бетаина или селенитом (Constantinescu-Aruxandei et al . This issue).

    Последние три доклада, основанные на докладах на конференции Halophiles 2019, посвящены различным аспектам физиологии и молекулярной биологии галофильных бактерий и архей.Различные таксоны галофилов, продуцирующих гидролазы, были выделены из образцов галита, полученных из пустыни Атакама, одной из самых суровых природных сред на Земле. Изоляты проверяли на наличие семи различных гидролазных активностей (амилазы, казеиназы, желатиназы, липазы, пектиназы, целлюлазы и инулиназы). Большинство из 23 галофильных бактериальных изолятов, филогенетически связанных с родами Halomonas и Idiomarina , проявили липолитическую (19 штаммов) и пектинолитическую (11 штаммов) активность (Ruginescu et al .2019, в этом выпуске).

    Биоинформатика и генетическая характеристика трех высококонсервативных генов, которые кодируют белки, связанные с происхождением (Oap), были выполнены в модели haloarchaeon Haloferax volcanii . У галоархей кластер из трех генов расположен непосредственно рядом с основным ориджином репликации, и, следовательно, кодируемые белки были аннотированы как «белки, связанные с ориджином» (Oap). Биоинформатический анализ показал, что аминокислотный состав всех трех белков отклоняется от среднего, что OapA является GTP-связывающим белком, что OapC имеет N-концевой мотив цинкового пальца и что последовательности OapA и OapB высоко консервативны, в то время как Сохранение OapC ограничено короткими конечными областями. Несмотря на их близость, анализ транскриптов выявил сложный паттерн экспрессии генов oap . Делеционные мутанты всех трех генов могли быть легко получены и не имели фенотипа роста. Кроме того, количественная оценка числа копий хромосом не выявила существенных различий между диким типом и тремя мутантами. Таким образом, экспериментальные данные не согласуются с тем, что белки Oap необходимы или участвуют в ключевых этапах репликации ДНК (Wolters et al .2019).

    Галоархея Halomicrobium mukohataei преодолевает воздействие серебра за счет производства внутриклеточных наночастиц серебра. Кроме того, этот организм противостоит вызванному серебром окислительному стрессу (по оценке количественным определением малонового диальдегида, анализом каталазы и измерением общей антиоксидантной способности) в основном за счет неферментативных антиоксидантов. Энергодисперсионный спектрометрический анализ показал присутствие коллоидного серебра в культурах, подвергнутых воздействию AgNO 3 . Изображения, полученные с помощью светлопольной и просвечивающей электронной микроскопии, а также анализ динамического светорассеяния продемонстрировали наличие внутриклеточных наночастиц в основном сферической формы в диапазоне размеров от 20 до 100 нм. Как было определено измерением дзета-потенциала, биосинтезированные наночастицы были очень стабильными и имели отрицательный поверхностный заряд (Buda et al .2019, этот выпуск).

    Конфликт интересов . Ничего не объявлено.

    ССЫЛКИ

    Alexe

    M

    ,

    erban

    G

    ,

    Baricz

    A

    et al..

    Лимнология и разнообразие планктона соленых озер Трансильванского бассейна (Румыния): обзор

    .

    Дж Лимнол

    .

    2018

    ;

    77

    :

    17

    34

    .

    Андрей

    A-Ş

    ,

    Baricz

    A

    ,

    Păușan

    M

    et al. .

    Пространственное распределение и молекулярное разнообразие сообществ архей в чрезвычайно гиперсоленом меромиктическом озере Бранковяну (Трансильванский бассейн, Румыния)

    .

    Геомикробиол J

    .

    2017a

    ;

    34

    :

    130

    38

    .

    Андрей

    A-Ş

    ,

    Baricz

    A

    ,

    Robeson

    MS

    et al. .

    Гиперсоленые сапропели действуют как горячие точки для микробной темной материи

    .

    Научный сотрудник

    .

    2017b

    ;

    7

    :

    6150

    .

    Андрей

    A-Ş

    ,

    Робсон

    MS

    II,

    Baricz

    A

    et al..

    Контрастная таксономическая стратификация микробных сообществ двух гиперсоленых меромиктических озер

    .

    ISME J

    .

    2015

    ;

    9

    :

    2642

    56

    .

    Banciu

    HL

    ,

    Oren

    A.

    О Halophiles 2019

    .

    Studia Universitatis Babeş-Bolyai Biologia

    .

    2019

    ;

    64

    :

    19

    23

    .

    Baricz

    A

    ,

    Coman

    C

    ,

    Андрей

    A-Ş

    et al..

    Пространственное и временное распределение разнообразия архей в меромиктическом гиперсоленом озере Окней (Трансильванский бассейн, Румыния)

    .

    Экстремофилы

    .

    2014

    ;

    18

    :

    399

    413

    .

    Baricz

    A

    ,

    Cristea

    A

    ,

    Muntean

    V

    et al. .

    Культурное разнообразие аэробных галофильных архей (сем. Halobacteriaceae ) из гиперсоленых меромиктических озер Трансильвании

    .

    Экстремофилы

    .

    2015

    ;

    19

    :

    525

    37

    .

    Borsodi

    AK

    ,

    Felföldi

    T

    ,

    Máthé

    I

    et al. .

    Филогенетическое разнообразие сообществ бактерий и архей, населяющих соленое озеро Красное, расположенное в Совате, Румыния

    .

    Экстремофилы

    .

    2013

    ;

    17

    :

    87

    98

    .

    Borsodi

    AK

    ,

    Kiss

    RI

    ,

    Чех

    G

    et al..

    Разнообразие и активность культивируемых аэробных планктонных бактерий соленого озера, расположенного в Совате, Румыния

    .

    Folia Microbiol Praha

    .

    2010

    ;

    55

    :

    461

    6

    .

    Buda

    D-M

    ,

    Bulzu

    P-A

    ,

    Barbu-Tudoran

    L

    et al. .

    Физиологическая реакция на токсичность серебра у чрезвычайно галофильных архей Halomicrobium mukohataei

    .

    FEMS Microbiol Lett

    .

    2019

    ;

    366

    :

    fnz231

    .

    Bulzu

    P-A

    ,

    Андрей

    A-Ş

    ,

    Salcher

    MM

    et al. .

    Свет на метаболизм архей Асгарда в залитой солнцем микрококсической нише

    .

    Нат Микробиол

    .

    2019

    ;

    4

    :

    1129

    37

    .

    Carpa

    R

    ,

    Keul

    A

    ,

    Muntean

    V

    et al..

    Характеристика галофильных бактериальных сообществ в Турдинской соляной шахте (Румыния)

    .

    Orig Life Evol Biosph

    .

    2014

    ;

    44

    :

    223

    30

    .

    Cojoc

    LR

    ,

    Enache

    M

    Neagu

    SE

    et al. .

    Каротиноиды, продуцируемые галофильными штаммами бактерий, на настенных росписях и в лабораторных условиях

    .

    FEMS Microbiol Lett

    .

    2019

    ;

    366

    ;

    fnz243

    .

    Cojoc

    R

    ,

    Merciu

    S

    ,

    Popescu

    G

    et al. .

    Внеклеточные гидролитические ферменты галофильных бактерий, выделенные из кристаллов подземной каменной соли

    .

    Romanian Biotechnol Lett

    .

    2009

    ;

    14

    :

    4658

    64

    .

    Константинеску-Аруксандеи

    D

    ,

    Влайку

    A

    ,

    Маринас

    IC

    et al..

    Биостимулирующее действие селена и бетаина на рост Dunalliela salina и производство фотосинтетических пигментов в условиях сильного светового и соленого стресса

    .

    FEMS Microbiol Lett

    .

    (это выпуск

    ).

    Cristea

    A

    ,

    Baricz

    A

    ,

    Leopold

    N

    et al. .

    Производство полигидроксибутирата чрезвычайно галотолерантным штаммом Halomonas elongata , выделенным из гиперсоленого меромиктического озера Фэрэ-Фонд (Трансильванский бассейн, Румыния)

    .

    J Appl Microbiol

    .

    2018

    ;

    125

    :

    1343

    57

    .

    Culka

    A

    ,

    Košek

    F

    ,

    Oren

    A

    et al. .

    Обнаружение каротиноидов галофильных прокариот во включениях внутри сложных кристаллов хлоридов и сульфатов, выращенных в лаборатории, с помощью портативного рамановского спектрометра

    .

    FEMS Microbiol Lett

    .

    2019

    ;

    366

    :

    fnz239

    .

    Eisenberg

    H.

    Никогда не скучно. Перипатетика через сады науки и жизни

    .

    Компр Биохим

    .

    1990

    ;

    37

    :

    265

    348

    .

    Enache

    M

    ,

    Itoh

    T

    ,

    Kamekura

    M

    et al. .

    Haloferax prahovense sp. nov., чрезвычайно галофильный археон, изолированный из румынского соленого озера

    .

    Int J Syst Evol Microbiol

    .

    2007

    ;

    57

    :

    393

    7

    .

    Enache

    M

    ,

    Itoh

    T

    ,

    Kamekura

    M

    et al. .

    Галофильные археи, выделенные из искусственно созданных молодых (200 лет) соленых озер в Слэнике, Прахова, Румыния

    .

    Центральная евро J Biol

    .

    2008

    ;

    3

    :

    388

    95

    .

    Харроуб

    К

    ,

    Лизама

    С

    ,

    Агилера

    М

    и др..

    Halomicrobium katesii sp. nov., чрезвычайно галофильный археон

    .

    Int J Syst Evol Microbiol

    .

    2008

    ;

    58

    :

    2354

    8

    .

    Máthé

    I

    ,

    Borsodi

    AK

    ,

    Tóth

    EM

    et al. .

    Вертикальные физико-химические градиенты с отчетливыми микробными сообществами в гиперсоленом и гелиотермальном озере Урсу (Совата, Румыния)

    .

    Экстремофилы

    .

    2014

    ;

    18

    :

    501

    14

    .

    Megaw

    J

    ,

    Kelly

    SA

    ,

    Thompson

    TP

    et al. .

    Профилирование микробного сообщества триасового месторождения галита в Северной Ирландии; среда со значительным потенциалом для биологического открытия

    .

    FEMS Microbiol Lett

    .

    2019

    ;

    366

    :

    fnz242

    .

    Moldoveanu

    M

    ,

    Florescu

    L

    ,

    Parpala

    L

    et al..

    Румынские соленые озера: некоторые физико-химические особенности и состав биологических сообществ

    .

    Oltenia Studii şi Comunicări Ştiinţele Naturii

    .

    2015

    ;

    31

    :

    205

    12

    .

    Орен

    A

    ,

    Ventosa

    A.

    In Memoriam — Моррис Кейтс (1923-2013)

    .

    Экстремофилы

    .

    2013

    ;

    17

    :

    699

    700

    .

    Орен

    А

    .

    Краткая история симпозиумов по галофильным микроорганизмам: от Реховота 1978 г. до Пекина 2010 г.

    . В: Ventosa A, Oren A, Ma Y (ред.).

    Галофилы и гиперсоленая среда. Текущие исследования и будущие тенденции

    .

    Гейдельберг: Springer

    ,

    2011

    ,

    373

    82

    .

    Орен

    A

    ,

    Meng

    F-W

    .

    «Красный — волшебный цвет для производства солнечной соли» — но с каких это пор?

    .

    FEMS Microbiol Lett

    .

    2019

    ;

    366

    :

    fnz050 (этот выпуск)

    .

    Ругинеску

    R

    ,

    Purcărea

    C

    ,

    Dorador

    C

    et al. .

    Изучение гидролитического потенциала культивируемых галофильных бактерий, выделенных из пустыни Атакама

    .

    FEMS Microbiol Lett

    .

    2019

    ;

    366

    :

    fnz224

    .

    Somogyi

    B

    ,

    Vóros

    L

    ,

    Pálffy

    K

    et al..

    Преобладание пикофитопланктона в гиперсоленых озерах (Трансильванский бассейн, Румыния)

    .

    Экстремофилы

    .

    2014

    ;

    18

    :

    1075

    84

    .

    Táncsics

    A

    ,

    Máthé

    I

    ,

    Benedek

    T

    et al. .

    Rhodococcus sovatensis sp. nov., актиномицет, выделенный из гиперсоленого и гелиотермального озера Урсу

    .

    Int J Syst Evol Microbiol

    .

    2017

    ;

    67

    :

    190

    6

    .

    Теодореско

    EC

    .

    Организация и развитие Dunaliella , nouveau genre de Volvocacée — Polyblepharidée

    .

    Beih Bot Centralbl

    .

    1905

    ;

    18

    (

    ок. 1

    ):

    215

    32

    .

    Ţuculescu

    I.

    Biodinamica Lacului Techirgiol. Biocenozele si Geneza Namolului

    .

    Editura Academiei Republicii Socialiste România

    ,

    1965

    .

    Wolters

    M

    ,

    Borst

    A

    ,

    Pfeiffer

    F

    et al. .

    Биоинформатическая и генетическая характеристика трех генов, расположенных рядом с основным источником репликации Haloferax volcanii

    .

    FEMS Microbiol Lett

    .

    2019

    ;

    366

    :

    fnz238

    .

    © FEMS 2020.

    Экология и физиология галофильных микроорганизмов | FEMS Microbiology Letters

    Этот тематический выпуск содержит восемь статей, основанных на устных презентациях или постерах, представленных на 12-й Международной конференции по галофильным микроорганизмам — галофилам 2019 в Клуж-Напока, Румыния.

    Редакционная

    Экология и физиология галофильных микроорганизмов — Тематический выпуск на основе докладов, представленных на Halophiles 2019 — 12-й Международной конференции по галофильным микроорганизмам, Клуж-Напока, Румыния, 24–28 июня 2019 г.

    Horia L Banciu, Mădălin Enache, Rafael Montalvo Rodriguez, Aharon Oren, Antonio Ventosa

    Письма о микробиологии FEMS , том 366, выпуск 23, декабрь 2019 г.

    В июне 2019 года в Клуж-Напока, Румыния, прошла 12-я Международная конференция по галофильным микроорганизмам — Halophiles 2019.Этот тематический выпуск FEMS Microbiology Letters содержит статьи, основанные на лекциях и постерах, представленных на конференции.

    Выбор редакции

    «Красный — волшебный цвет для производства солнечной соли» — но с каких это пор?

    Аарон Орен, Фань-Вэй Мэн

    Письма о микробиологии FEMS , том 366, выпуск 5, март 2019

    Красные солевые рассолы не упоминались в западной литературе до XVIII века, вероятно, потому, что способ работы солевых кристаллизаторов не поддерживал массовое развитие галофильных микроорганизмов.

    Биоинформатическая и генетическая характеристика трех генов, расположенных рядом с основным ориджином репликации

    Haloferax volcanii

    Майке Вольтерс, Андреас Борст, Фридхельм Пфайффер, Йорг Соппа

    FEMS Microbiology Letters , Volume 366, Issue 21, ноябрь 2019

    Представлены биоинформатические и генетические характеристики трех высококонсервативных генов, которые кодируют белки, связанные с происхождением (Oap) в галоархее.

    Выбор редакции

    Обнаружение каротиноидов галофильных прокариот в твердых включениях внутри выращенных в лаборатории кристаллов хлоридов и сульфатов с помощью портативного рамановского спектрометра: приложения для исследования Марса

    Адам Кулька, Филип Кошек, Аарон Орен, Лили Мана, Ян Йехличка

    Письма о микробиологии FEMS , том 366, выпуск 20, октябрь 2019 г.

    Портативные рамановские спектрометры

    могут использоваться для обнаружения каротиноидов во включениях в кристаллах хлоридов и сульфатов, выращенных в лаборатории.

    Профилирование микробного сообщества триасового месторождения галита в Северной Ирландии: среда со значительным потенциалом для биологических открытий

    Джулианна Мегау, Стивен А. Келли, Томас П. Томпсон, Тимофей Скворцов, Брендан Ф. Гилмор

    FEMS Microbiology Letters , Volume 366, Issue 22, ноябрь 2019

    Микробное сообщество соляной шахты Килрут (триасовое месторождение галита в Северной Ирландии) было профилировано и, по-видимому, представляет собой отличный ресурс с высоким потенциалом для биологических открытий.

    Каротиноиды, продуцируемые галофильными штаммами бактерий на фресках и в лабораторных условиях

    Л. Р. Кожок, М. И. Энаке, С. Э. Неагу, М. Лунгулеску, Р. Сетнеску, Р. Ругинеску, И. Гомою

    FEMS Microbiology Letters , Volume 366, Issue 21, ноябрь 2019

    В области культурного наследия обнаружение и идентификация биопигментов, синтезируемых галофильными бактериями, на фресках представляет собой инновационный метод оценки статуса сохранения.

    Выбор редакции

    Изучение гидролитического потенциала культивируемых галофильных бактерий, выделенных из пустыни Атакама

    Роберт Ругинеску, Кристина Пуркареа, Кристина Дорадор, Пэрис Лавин, Роксана Кожок, Симона Нягу, Иоана Лукачи, Мэдэлин Энаке

    FEMS Microbiology Letters , Volume 366, Issue 17, сентябрь 2019

    Это исследование сообщает об идентификации культивируемых галофильных бактерий, продуцирующих биотехнологически важные ферменты, в пустыне Атакама, одной из самых экстремальных сред на Земле.

    Физиологический ответ на токсичность серебра у чрезвычайно галофильных архей

    Halomicrobium mukohataei

    Дориана-Мэдэлина Буда, Пол-Адриан Булзу, Лучиан Барбу-Тудоран, Алина Порфайр, Лаура Пэтрац, Алина Сезэрман, Септимиу Трипон, Марин Шенилэ, Михаэла Илеана Ионеску, Хория Леонард Банчу

    FEMS Microbiology Letters , Volume 366, Issue 18, сентябрь 2019

    Halomicrobium mukohataei преодолевает воздействие серебра, производя внутриклеточные наночастицы серебра.

    Влияние бетаина и селена на рост и производство фотосинтетических пигментов у

    Dunaliella salina в качестве биостимуляторов

    Диана Константинеску-Аруксандей, Александру Влайку, Иоана Кристина Марина, Алин Кристиан Николае Винтила, Луминица Димитриу, Флорин Оанча

    FEMS Microbiology Letters , Volume 366, Issue 21, ноябрь 2019

    Экзогенные бетаин и соль селена усиливают накопление каротиноидов на галотолерантных микроводорослях, выращенных в условиях сильного светового и соленого стресса

    Галофилы как биомаркеры загрязнения дорожной солью

    Abstract

    Более частое использование соления для удаления льда с проезжей части, особенно в городских районах, приводит к повышенному уровню засоления почвы, а также поверхностных и грунтовых вод. Это солевое загрязнение может вызвать долгосрочные экологические изменения в почвенных и водных микробных сообществах. В этом исследовании мы изучили влияние на микробные сообщества в почвах, подверженных воздействию солевых стоков с городских дорог, с использованием как культивирования, так и секвенирования ампликона 16S. Оба метода показали увеличение количества галофильных бактерий и архей в пробах из районов, подверженных воздействию соли на дорогах, и предположили, что галофилы становятся постоянными членами микробных сообществ в городских, загрязненных дорогами почвах. Поскольку соль — это загрязнитель, который со временем может накапливаться в почве, очень важно немедленно начать оценку ее воздействия на окружающую среду.Для достижения этой цели мы разработали простой полуколичественный анализ с использованием галофильных микробов в качестве биомаркеров для оценки продолжающегося солевого загрязнения почв.

    Образец цитирования: Pecher WT, Al Madadha ME, DasSarma P, Ekulona F, Schott EJ, Crowe K, et al. (2019) Влияние дорожной соли на микробные сообщества: галофилы как биомаркеры загрязнения дорожной солью. PLoS ONE 14 (9): e0221355. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0221355

    Редактор: Кристофер Стейли, Университет Миннесотских городов-побратимов, США

    Поступила: 23 февраля 2019 г .; Одобрена: 5 августа 2019 г .; Опубликовано: 4 сентября 2019 г.

    Авторские права: © 2019 Pecher et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

    Доступность данных: Необработанные данные о последовательностях были депонированы со ссылками на регистрационный номер BioProject PRJNA522438 в базе данных NCBI BioProject (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/) и частичные последовательности 16S изолятов в GenBank (https: // www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/) с регистрационными номерами MK543962 — MK543988, MK543991 — MK543994 и MK543996 — MK544007.

    Финансирование: Исследование было поддержано частными пожертвованиями через фонд Haloarchaeal Education & Research Development (HERD) (https://medschool-umaryland.givecorps.com/projects/3511-school-of-medicine-research-herd -фонд) в SD. Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

    Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

    Введение

    Соляное загрязнение является долгосрочной экологической проблемой, потенциально угрожающей почве, экосистемам озер и ручьев, а также запасам грунтовых вод, а также прибрежным регионам [1–7]. В частности, кристаллы дорожной соли и рассолы, используемые для удаления льда с дорог, стали основными источниками солевого загрязнения в холодных регионах мира, в то время как их использование значительно увеличилось за последние десятилетия [2, 8, 9] (Рис. 1).Несмотря на то, что частота снежных бурь и общее их накопление уменьшились из-за изменения климата, более крупные и интенсивные зимние осадки приводят к увеличению спроса на применение дорожной соли. Согласно прогнозам, глобальные климатические тенденции будут способствовать дальнейшему увеличению числа этих экстремальных явлений, включая рекордные штормы [10–12]. Эта тенденция, вероятно, сохранится, особенно в северных и центральных районах США, где модели изменения климата предсказывают увеличение интенсивности снегопадов и ледяных штормов [12].

    Рис. 1. Тенденции накопления снега и использования соли для защиты от обледенения дорог.

    Среднее накопление снега в Центральном парке, Нью-Йорк, и использование соли для борьбы с обледенением в США показано с использованием скользящего окна за 20 лет, начиная с зимнего сезона 1940/41. Скользящее окно было выбрано для минимизации годовых колебаний, которые в противном случае могли бы замаскировать долгосрочный тренд. Данные о снегонакоплении были получены из Национальной метеорологической службы [13], а данные об использовании соли — из Геологической службы США [14].

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0221355.g001

    Соляное загрязнение наносит ущерб придорожной растительности, материальным ценностям и инфраструктуре, включая дороги и мосты, а также водным системам. Удаление солей из источников питьевой воды требует установки дорогостоящих систем опреснения [15]. В зимний сезон 2017/18 года для борьбы с обледенением в США было использовано около 22 миллионов метрических тонн дорожной соли [16]. Расчетный ущерб из-за применения дорожной соли составил от 803 до 3 401 долларов США на тонну [15], что привело к ежегодным затратам в США до 75 миллиардов долларов.

    Негативное воздействие солевого загрязнения на здоровье человека, в первую очередь, включает эффекты от повышения концентрации натрия в пресноводных питьевых резервуарах, где повышенный уровень натрия способствует гипертонии и, как следствие, увеличению нагрузки на системы здравоохранения [17–19].

    Соляное загрязнение также влияет на биоразнообразие и состав микробных сообществ [20–22], что может косвенно влиять на здоровье человека. Повышение уровня соли в пресноводных системах способствует солеустойчивым цианобактериям, в том числе тем, которые могут продуцировать вредные токсины [22–26].Более того, повышение уровня соли было связано с повышенным выбросом токсинов цианобактериями в воздух и воду [24, 25, 27, 28]. Известно, что потребление или воздействие этих токсинов вызывает повреждение печени и возможные канцерогенные эффекты [27, 29–33]. Более того, вредоносное цветение может отрицательно сказаться на туризме и пищевой промышленности, вызывая дополнительные экономические трудности [34].

    Другие негативные последствия солевого загрязнения включают изменения в биогеохимии, составе и характеристиках почвы, такие как снижение аэрации и снижение проницаемости почвы с усилением эрозии [22].В водной среде солевое загрязнение может повлиять на стратификацию озер и сдвинуть биологические сообщества в сторону более солеустойчивых видов и сократить биоразнообразие [20–22, 35, 36].

    Повышенные концентрации соли усиливают осмотический стресс, который, в свою очередь, приводит к подавлению негалофильных видов микробов и стимуляции галофильных. Наиболее чувствительными микробами являются негалофильные виды, которые переносят менее 0,2 М хлорида натрия (NaCl). Эти микробы подвергаются осмотическому стрессу в присутствии даже небольшого увеличения концентрации соли и могут выжить только в очагах с более низкой соленостью или в спящих формах спор.Когда концентрации солей существенно [37–39].

    Хлорид натрия — это основная соль, используемая для удаления льда с дорог в США с использованием кристаллов галита из соляных шахт и солнечных соляных озер. Давно известно, что они являются богатыми источниками галофильных микроорганизмов, укрывающих широкий спектр видов, включая бактерии и их споры, архей и некоторых эукариот, таких как зеленые водоросли [37, 40–43].В этом первоначальном исследовании мы выясняем, становятся ли какие-либо галофильные микроорганизмы сезонными или постоянными членами проксимальных микробных сообществ и можно ли их присутствие использовать в качестве индикатора и биомаркеров солевого загрязнения.

    Материалы и методы

    Пункты отбора проб и проб

    пробы почвы были собраны с 3 участков в Балтиморе, Мэриленд, США. Образцы участков расположены в водоразделе Джонс-Фолс (8-значный код водораздела Мэриленда (Мэриленд): 02130904), который является суб-водоразделом водосбора реки Патапско (6-значный код водораздела: 021309).Основываясь на частоте воздействия соли на дорогах, участки были определены как (1) неповрежденные, (2) сезонные и (3) постоянно подвергавшиеся воздействию. Контрольный неповрежденный участок (долгота: -76,655922 °, широта: 39,351340 °, высота: 126 м) расположен в общественном дендрарии, примерно в 30 м к югу от служебной дороги и на вершине пологого гребня. Площадка примерно на 1 м выше подъездной дороги. Участок, подверженный сезонному воздействию (долгота: -76,627504 °, широта: 39,347162 °, высота: 84 м), расположен в общественном парке, который принимает сток с улиц жилого квартала, которые зимой засаливаются солью.Место непрерывного воздействия (долгота: -76,625879 °, широта: 39,316416 °, высота: 20 м) находится рядом с улицей, идущей параллельно водопаду Джонса. Открытое хранилище соли и предприятие по распределению соли в городе Балтимор было расположено через дорогу от постоянно подвергавшегося воздействию участка во время отбора проб. Образцы дорожной соли были взяты из хранилища соли, а также из соляного ящика в жилом районе недалеко от места, подверженного сезонному воздействию (рис. 2).

    Рис 2.Места отбора проб и измерения относительной солености.

    Образцы участков расположены в водоразделе Джонс-Фолс (8-значный код водораздела MD: 02130904), суб-водоразделе водосбора реки Патапско (6-значный код водораздела MD: 021309). Контрольный неповрежденный участок (с осмоляльностью 48 мОсм кг -1 ) расположен в дендрарии на вершине гряды вдали от дороги. Участок, подверженный сезонному воздействию (с осмоляльностью 51 мОсм · кг -1 ), расположен в парке, принимающем сток с улиц в жилом районе, а участок, подверженный постоянному воздействию (с осмоляльностью 603 мОсм · кг -1 ), находится в расположена рядом с круглогодичным солеваренным и распределительным комплексом.Также указано расположение водопада Джонса, основного источника внутренней гавани Балтимора, штат Мэриленд, США, и одного из его притоков, Каменного забега. Карты были созданы с использованием Generic Mapping Tools v. 6.0.0 [44] и GIMP v. 2.8.22. Картографические данные были получены от Geofabrik GMBH (download.geofabrik.de). Картографические данные Участники OpenStreetMap имеют лицензию Open Data Commons Open Database License (ODbL; https://opendatacommons.org/licenses/odbl/1.0/index.html) OpenStreetMap Foundation и Creative Commons Attribution-ShareAlike 2.0 (CC BY-SA; https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/legalcode).

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0221355.g002

    В каждом месте образцы были взяты с помощью стерильного шпателя с верхних 5 см почвы (или кучи соли) с площади около 10 см в диаметре. . Всего около 40 граммов почвы или соли собирали в стерильные пластиковые пакеты для образцов или конические пробирки объемом 50 мл и хранили при 4 ° C до дальнейшей обработки. Для изоляции и культивирования галофилов в феврале 2013 года были отобраны пробы почвы на участках, подверженных сезонному и непрерывному воздействию, а также пробы соли.Для количественной оценки и оценки микробных сообществ почвы с использованием выборочного тестирования, подсчета колоний и секвенирования ампликона гена 16S рРНК в ноябре 2014 г. были собраны образцы поверхности почвы с контрольных неповрежденных, подверженных сезонному воздействию и постоянно подвергающихся воздействию участков перед нанесением соли (примерно через 8 месяцев после последнего применения соли), в феврале 2015 г. в конце сезона засолки и в июне 2015 г., примерно через 3 месяца после последнего применения соли.

    Содержание соли в почвах оценивалось путем измерения осмоляльности воды, в которой находилась взвесь почвы.Образцы почвы, отобранные зимой 2014 года, сушили при 50 ° C в течение 16 часов с последующим суспендированием в равной массе дистиллированной воды в течение 1 часа для растворения солей. Подпробу центрифугировали при 10,000 x g в течение 2 минут и измеряли осмоляльность супернатанта с помощью осмометра давления паров Wescor VAPRO, модель 5520 (ELITech Group, Пюто, Франция).

    Обогащение культур и выделение галофилов

    500 мг образцов почвы или соли ресуспендировали в галофильном бульоне (HB; 80 мМ MgSO 4 , 10 мМ тринатрийцитрат, 27 мМ KCl, 10 г / л оксоидного пептона, 2.3 мкМ ZnSO 4 , 0,2 мкМ MnSO 4 , 0,2 мкМ (NH 4 ) 2 Fe (SO 4 ) 2 , 56 нМ CuSO 4 , pH 7,2) с добавлением 2 M NaCl или 4,3 M NaCl и инкубировали при 42 ° C при постоянном перемешивании при 220 об / мин в шейкере Innova 44R (Нью-Брансуик, Коннектикут, США) в течение до двух недель. Затем обогащенные культуры наносили штрихами на чашки с агаром 2 M или 4,3 M NaCl HB и инкубировали при 42 ° C в течение до одной недели. Отбирали отдельные колонии и частичную ПЦР 16S рДНК амплифицировали, как описано ниже.

    Количественное определение галофилов

    Мы разработали полуколичественный точечный тест для оценки содержания галофилов в образцах почвы. Чтобы оценить точность точечного теста, мы также количественно определили наличие галофилов путем посева на чашки с серийными разведениями и подсчета колониеобразующих единиц (КОЕ). Выборочный тест был задуман как удобный и относительно быстрый полуколичественный инструмент. Поэтому мы решили сократить время инкубации планшетов до 48 часов при 37 ° C, температуре, обычно используемой в лабораториях, культивирующих микроорганизмы.На участках с большим количеством галофилов более быстрорастущие галофилы могут не только превосходить медленно растущие галофилы, но и потенциально перерастать чашки, что затрудняет точный подсчет колоний.

    Пять десятых см. 3 почвы ресуспендировали в 1 мл среды HB с добавлением 2 М NaCl и готовили 10-кратные серийные разведения (от 1 × 10 0 до 1 × 10 –3 ). Для теста пятна 20 мкл серийных разведений наносили в трех экземплярах на чашки с агаром 2 M NaCl HB в сетке.Для количественного определения галофилов 100 мкл серийных разведений наносили в трех экземплярах на чашки с агаром 2 M NaCl HB. Планшеты инкубировали до 48 часов при 37 ° C, проверяли на рост микробов и подсчитывали КОЕ.

    Экстракция нуклеиновых кислот

    Для получения геномной ДНК из микробных изолятов отдельные колонии отбирали из планшетов HB и выращивали в 5 мл среды HB с добавлением 2 M или 4,3 M NaCl при 42 ° C при непрерывном встряхивании при 200 об / мин в шейкере Innova 44R (New Brunswick , Коннектикут, США).Клетки собирали и экстрагировали ДНК, как описано ранее [45]. Геномную ДНК из образцов почвы и соли экстрагировали с использованием набора для выделения ДНК MO BIO PowerLyzer PowerSoil в соответствии с рекомендациями производителя (MO BIO Laboratories, Inc., Карлсбад, Калифорния, США).

    ПЦР-амплификация и секвенирование

    Для идентификации изолятов частичную 16S рДНК, покрывающую вариабельные области от V4 до V9, амплифицировали с праймерами 515F (5’-GTGCCAGCMGCCGCGGTAA-3 ’) [46] и 1492R (5’-GGTTACCTTGTTACGACTT-3’) [47].Реакции ПЦР (25 мкл) проводили с 4% (об. / Об.) Диметилсульфоксидом (Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Миссури, США), 10 мМ трис-HCl, 50 мМ KCl и 1,5 мМ MgCl 2 , 200 мкМ каждого dNTP, 6,25 пМ каждого праймера и 1,25 ед. ДНК-полимеразы Taq (все химические вещества от New England Biolabs, Ипсвич, Массачусетс, США). Используемые условия термоциклера: 94 ° C в течение 2 минут, 35 циклов при 92 ° C в течение 1 минуты, 50 ° C в течение 45 секунд с продлением на 1 секунду на цикл, 72 ° C в течение 1,5 минут, с окончательным продлением при 72 ° C. C в течение 7 мин.

    продуктов ПЦР разделяли по размеру электрофорезом на 1% агарозном геле и визуализировали путем окрашивания бромидом этидия (0,5 мкг / мл) с использованием системы Fotodyne FOTO / Analyst FX (Fotodyne Inc., Хартланд, Висконсин, США). Очищенные продукты ПЦР секвенировали с использованием праймеров, описанных выше. Услуги по очистке продуктов ПЦР и секвенированию были предоставлены Лабораторией биоаналитических услуг Института морских и экологических технологий, Балтимор, Мэриленд, США.

    Последовательности были проверены на качество и обрезаны с помощью trev из пакета Staden v.2.0.0b10 (http://staden.sourceforge.net/) на компьютере под управлением Linux Fedora 20 (Red Hat Inc., Роли, Северная Каролина, США). Обрезанные последовательности были запрошены с помощью классификатора проекта Ribosomal Database Project (RDP) [48], обученного по базе данных RDP 11.3 (выпущенной 17 сентября 2014 г .; http://rdp.cme.msu.edu/index.jsp) [49] .

    Amplicon секвенирование гена 16S рРНК

    Amplicon секвенирование гена 16S рРНК было выполнено Лабораторией биоаналитических служб Института морских и экологических технологий, Балтимор, Мэриленд, США, на платформе Illumina MiSeq в соответствии с инструкциями производителя (Illumina, Inc., Сан-Диего, Калифорния, США). Протокол Illumina использует пару праймеров Bakt_341F и Bakt_805R29 [50]. Последовательности обрабатывали с использованием пакета программного обеспечения с открытым исходным кодом mothur (v. 1.39.5), следуя процедурам, разработанным для последовательностей, созданных платформой Illumina MiSeq [51–53]. Вкратце, последовательности с парными концами были собраны с порогом качества 20, и контиги выровнены по настраиваемой эталонной базе данных, которая была создана на основе нерезервированной базы данных SSU Ref 99 SILVA (SILVA SSU Ref NR 99 v132, выпущена 15 декабря.13, 2017, [54]). После удаления плохих выравниваний и химер последовательности, которые были на 97% или более идентичны, были объединены в рабочие таксономические единицы (OTU). OTU были опрошены в настроенной справочной базе данных с использованием значения псевдобутстрапа, равного 80. Наконец, последовательности, которые нельзя было классифицировать (т.е. «неизвестные» последовательности), а также последовательности, идентифицированные как эукариоты, митохондрии и хлоропласты, были удалены перед дальнейшим анализом . Последующий анализ набора данных последовательности был выполнен в R (v.3.4.1) [55].

    Для создания настраиваемой справочной базы данных, совместимой с mothur, база данных SILVA SSU Ref NR 99 была обработана с использованием скриптов, опубликованных в Интернете [56, 57], с небольшими изменениями. Вкратце, чтобы сохранить большинство последовательностей SSU архей и бактерий, вместо обрезки базы данных SILVA SSU Ref NR 99 до области, охватывающей почти весь SSU, последовательности были обрезаны, начиная с позиции 201 и заканчивая позицией 1000 SSU (на основе 16S последовательность Escherichia coli [GenBank Acc.# J01859.1]). Полученная справочная база данных сохранила все роды архей и 99,8% родов бактерий, которые присутствуют в необработанной справочной базе данных SILVA SSU. Чтобы обеспечить высокое качество выравнивания контигов, настроенная справочная база данных была дополнительно урезана, чтобы охватить только регионы V3 – V5 SSU. Все анализы последовательностей были выполнены на компьютере на базе Arch Linux (4–16.7-1-ARCH, https://www.archlinux.org).

    Статистический анализ

    Статистический анализ был выполнен в R v.3.4.1 [55]. Для сравнения количества колоний был проведен тест Коновер-Имана с использованием пакета R conover.test v. 1.1.5 [58–60]. Тест Коновера-Имана был выбран среди других возможных апостериорных непараметрических тестов (таких как тест Данна) из-за его мощности [59, 60]. Численность выбранных микробных групп сравнивали с использованием точного теста Фишера (часть базового пакета R [55]). Точный критерий Фишера был выбран вместо анализа χ 2 , поскольку точный критерий Фишера не полагается на приближения.Когда было выполнено post hoc парных сравнений, P-значения были скорректированы с поправкой Холма-Бонферрони [61]. Для всего статистического анализа уровень значимости α был установлен на 0,05. Графы были созданы в R с использованием пакетов решетки v. 0.20.35 [62], latticeExtra v. 0.6.28 [63], grid v. 3.4.1 [55], gridExtra v. 2.2.1 [64] и с помощью Программа обработки изображений GNU (GIMP) v. 2.8.22 (http://www.gimp.org) и Inkscape v. 0.92 (https://inkscape.org/en).

    Результаты

    Выделение и классификация галофильных прокариот

    галофилов были выделены путем приготовления культур обогащения в среде HB, содержащей либо 2 М, либо 4.3 M NaCl с последующими несколькими раундами субкультивирования отдельных колоний на одних и тех же чашках с агаром. Основываясь на различиях в морфологии колоний и клеток, всего 43 изолята были выбраны для классификации с помощью анализа последовательности 16S рДНК. Двадцать изолятов были взяты из образцов дорожной соли (6 и 14 из хранилища соли и контейнера для соли, соответственно) и 23 из образцов почвы (13 из постоянно и 10 из участков, подверженных сезонному воздействию). ДНК, полученную из галофильных штаммов-кандидатов и частичной 16S рДНК (охватывающей вариабельные области от V4 до V9), амплифицировали с помощью ПЦР с праймерами, специфичными для прокариот [46, 47], с последующим секвенированием по Сэнгеру.Тридцать изолятов были отнесены к 4 родам бактерий семейства Bacillaceae : Thalassobacillus (14 изолятов), Halobacillus (8 изолятов), Piscibacillus (6 изолятов) и Pontibacillus (изолятов ). и 1 изолят был идентифицирован как Staphylococcus (семейство: Staphylococcaceae ). Остальные 13 изолятов принадлежали к родам архей в семействе Haloarchaeaceae / Halobacteriaceae : Natrinema (10 изолятов) и Haloterrigena (3 изолята).Виды Thalassobacillus , Halobacillus и Natrinema были выделены как из дорожной соли, так и из образцов почвы (Таблица 1).

    Культивирование было впервые использовано для обнаружения представителей галофильных семейств, показанных в таблице в качестве маркеров солевого загрязнения. Позже были получены данные секвенирования ампликона 16S, которые подтвердили результаты культивирования, за исключением обнаружения семейств Haloarchaeaceae / Halobacteriaceae и Bacillaceae в образце соли из хранилища соли.Галочки указывают, какие семьи были обнаружены на сайте.

    Спот-тест для полуколичественной оценки галофилов

    Мы разработали и провели полуколичественный спот-тест для оценки присутствия галофилов в образцах почвы. Почву суспендировали в 2 M бульоне NaCl HB, наносили в трех экземплярах на чашки со средой 2 M NaCl HB и инкубировали в течение 48 часов при 37 ° C. В образцах, взятых с непораженного участка, роста не наблюдалось. Участки, подвергшиеся воздействию соли, показали рост даже при более высоких разведениях.Было обнаружено, что участок, подвергающийся постоянному воздействию, содержит по крайней мере в 5-10 раз больше галофилов, чем участки, подверженные сезонному воздействию (рис. 3).

    Рис. 3. Точечный тест для полуколичественной оценки галофилов.

    Двадцать мкл серийно разведенных суспензий почвы наносили в трех экземплярах на чашки с агаром HB, дополненным 2 М NaCl, и инкубировали в течение 48 часов при 37 ° C. Обратите внимание, что коричневые или светло-коричневые пятна, наблюдаемые при более низких разведениях (от 10 0 до 10 -1 ), представляют собой остаточные нерастворимые материалы из почвенных суспензий.Колонии выглядят как точки кремового цвета. Непораженная почва не показывает роста на агаре с высоким содержанием соли, в то время как на участках, подверженных сезонному и постоянному воздействию, наблюдается рост галофилов. Сайты, на которые постоянно воздействуют, показывают самые высокие темпы роста. Летний сезон показывает наименьший рост по всем образцам.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0221355.g003

    Количественное определение галофилов

    Мы количественно определили галофилы с течением времени в образцах почвы, собранных с неповрежденных, подверженных сезонному воздействию и постоянно подвергающихся воздействию участков.Почву суспендировали в бульоне HB с добавлением 2 M NaCl, разбавляли соответствующим образом и высевали в трех экземплярах на чашки со средой 2 M NaCl HB. После 48-часового инкубационного периода подсчитывали колонии. На участке непрерывного воздействия наблюдалось самое высокое количество колоний: от 39 600 ± 5 546 (стандартное отклонение [СО]) КОЕ / см 3 почвы летом до 241 333 ± 47 258 (СО) КОЕ / см 3 почвы осенью, затем следовало участок, подверженный сезонному воздействию, с численностью от 3,087 ± 247 (СО) КОЕ / см 3 почвы осенью до 6,033 ± 571 (СО) КОЕ / см 3 почвы зимой.Количество колоний на непораженном участке было на несколько порядков ниже: от 60 ± 87 (СО) КОЕ / см 3 почвы летом до 200 ± 231 (СО) КОЕ / см 3 почвы осенью (Рис. 4). В каждый сезон количество колоний было значительно выше на участках, пораженных дорожной солью, по сравнению с неповрежденными участками (скорректированные значения P для сезонных и неповрежденных участков для осени и лета = 0,0104, а зимой = 0,0069; скорректированные P -значения постоянно и неповрежденного участка для осени и лета = 0.0005, а зимой = 0,0003; Двусторонний тест Коновер-Имана с поправкой Холма-Бонферрони). Точно так же на постоянно воздействующем участке количество колоний было значительно выше, чем на участке, подверженном сезонному воздействию (скорректированные значения P для осени и лета = 0,0052, а зимой = 0,0035) (рис. 4).

    Рис. 4. Количество колониеобразующих единиц галофилов на разных участках.

    Почвы, собранные в ноябре 2014 г., феврале 2015 г. и июне 2015 г., ресуспендировали в бульоне HB с добавлением 2 M NaCl, серийные разведения высевали на чашки с агаром HB с добавлением 2 M NaCl и планшеты инкубировали в течение 48 часов при 37 ° C.Подсчитывали колонии и нормировали колониеобразующие единицы на 1 см 3 почвы. Участок, подвергшийся сезонному солевому воздействию (синий), в любое время года содержит значительно большее количество галофилов, по крайней мере, на один порядок величины по сравнению с участком, подвергшимся воздействию соли (зеленый). Непрерывное воздействие соли увеличивает различия, поскольку участок, который постоянно подвергается воздействию (красный), имеет как минимум на порядок больше галофилов, чем участок, подверженный сезонному воздействию (зеленый). Ось Y графика представляет собой логарифмическую шкалу.Стандартные отклонения обозначены полосами погрешностей.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0221355.g004

    Amplicon секвенирование гена 16S рРНК

    Мы оценили состав микробного сообщества в образцах соли и почвы, собранных зимой 2013 г., и в образцах почвы, собранных осенью 2014 г., зимой 2015 г. и летом 2015 г. Всего на уровне предметной области было классифицировано 458 725 OTU. Большинство последовательностей были отнесены к бактериям (99,66%), с 0.34% последовательностей отнесены к архее. Среди бактерий было идентифицировано 52 типа. Самым распространенным типом был Proteobacteria (36,59%), за ним следовали Bacteroidetes и Verrucomicrobia (17,86% и 10,84% всех прочтений соответственно). Среди архей присутствовали 4 типа: Euryarchaeota (0,322%), Nanoarchaeota (0,016%), Thaumarchaeota (0,004%) и Crenarchaeota (0,001%) (таблица S1).

    Если, как мы предположили, галофилы станут постоянными членами почвенного сообщества, в почвах, затронутых дорожной солью, должно быть обнаружено больше галофильных организмов.Поэтому мы сравнили численность репрезентативных галофилов, выявленных в почве, собранной осенью 2014 г., а также зимой и летом 2015 г. на трех участках. К ним относятся археи, принадлежащие к классам Haloarchaeaceae / Halobacteria и Nanohaloarchaea , а также бактерии порядка Halanaerobiales и семейство Halomonadaceae [37, 65–69]. Представители семейства Halanaerobiale s не были обнаружены в пробах почвы 2014/15 г.На всех участках обнаружено Haloarchaea / Halobacteria и Halomonadaceae . Nanohaloarchaea были обнаружены на участках, подверженных сезонному воздействию, и на непораженных участках. Участок, подвергшийся постоянному воздействию, имел значительно больше галофилов, чем участки, не подвергавшиеся воздействию, и участки, подвергшиеся сезонному воздействию (скорректированные значения P = 8,21 x 10 −10 и 2,96 x 10 −9 , соответственно; двусторонний точный тест Фишера с Holm- Поправка Бонферрони) (рис.5). Точно так же мы заметили, что Cyanobacteria были значительно более распространены на сезонных и постоянно подвергающихся воздействию участках (скорректированные значения P = 2.32 x 10 −15 и 1,45 x 10 −16 соответственно; Двусторонний точный тест Фишера с поправкой Холма-Бонферрони) (рис. 6).

    Рис. 5. Относительная численность репрезентативных галофилов в образцах почвы, собранных в 2014 и 2015 годах.

    Секвенирование гена 16S рРНК с помощью ампликона позволило идентифицировать 3 прокариотические группы, состоящие из преимущественно галофильных членов, которые присутствовали на участках. Численность этих групп была значительно выше на участке непрерывного воздействия (скорректированные значения P = 8.21 x 10 −10 и 2,96 x 10 −9 соответственно; Двусторонний точный тест Фишера с поправкой Холма-Бонферрони). Обратите внимание, что Nanohaloarchaea не были обнаружены на участке непрерывного воздействия.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0221355.g005

    Рис. 6. Относительная численность Cyanobacteria в образцах почвы, собранных в 2014 и 2015 годах.

    На основе секвенирования ампликона гена 16S рРНК Cyanobacteria Численность была значительно выше на участках, подверженных сезонным и непрерывным воздействиям (скорректированные значения P = 2.32 x 10 −15 и 1,45 x 10 −16 соответственно; Двусторонний точный тест Фишера с поправкой Холма-Бонферрони).

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0221355.g006

    Обсуждение

    Наши данные показывают, что сезонное воздействие дорожной соли приводит к увеличению присутствия галофильных микроорганизмов даже через несколько месяцев после воздействия дорожной соли. Этот вывод подтверждается нашим полуколичественным анализом пятен (рис. 3), а также количественной оценкой колониеобразующих единиц, полученных с каждого участка (рис. 4).Эти наблюдения подтверждаются секвенированием ампликона гена 16S рРНК, показанного на рис. 5 и в таблице S1. В целом, эти данные свидетельствуют о значительном воздействии дорожной соли на микробные сообщества почвы, что приводит к постоянному и повышенному присутствию галофильных и / или галотолерантных микроорганизмов.

    Использование дорожной соли для защиты от обледенения увеличилось на порядки за последние десятилетия [2, 9] (Рис. 1). Прогнозируется, что эта тенденция сохранится из-за последствий изменения климата [12].Последние модели показали, что уменьшение площади морского льда в Арктике ведет к изменению характера ветрового потока, что приводит к более продолжительным снежным и ледовым штормам [70–72]. Это включает более частые состояния полярного вихря, приводящие к экстремальным холодам в середине и конце зимы в средних широтах [73]. Кроме того, рост населения и продолжающаяся урбанизация приводят к расширению сети дорог и автомагистралей. Оба фактора будут способствовать более широкому использованию противообледенительных агентов в обозримом будущем и, как следствие, приведут к созданию микробных сообществ с более галотолерантными и / или галофильными видами, что, скорее всего, превышает то, что мы наблюдали в этом исследовании.

    Загрязнение дорожной солью и связанное с ним смещение микробных сообществ имеют далеко идущие последствия для муниципалитетов, поскольку они стремятся снизить нагрузку на питательные вещества и снизить загрязняющие вещества в городских стоках. Среди методов, используемых для уменьшения поступления питательных веществ в ручьи и озера от городских (и сельскохозяйственных) стоков, — установка водохранилищ, дождевых садов и расширение прибрежных буферных зон. Однако на все эти передовые методы управления потенциально могут повлиять сток и скопление соли с дорог.В лабораторных условиях Endreny et al. [21] наблюдали эти воздействия в своем исследовании микробных сообществ в среде биологического удержания. После воздействия искусственной ливневой воды с добавлением 26,4 мМ NaCl (935 мг / л Cl) они сообщили о снижении способности микробных сообществ удерживать NO 3 или PO 4 . Исследования мезокосма также показали, что экология прудов-накопителей ливневых вод ограничена экологически значимыми концентрациями дорожной соли [74].

    Подобно тому, что наблюдалось в исследованиях мезокосма, вполне возможно, что наблюдаемые изменения микробных сообществ в почвах могут привести к сокращению или изменению их экосистемных функций. Таким образом, сообщаемое сниженное удержание воды в затронутых почвах [22], в сочетании с возможным снижением способности удаления питательных веществ из загрязненных солей почв и удерживающих сред, может препятствовать способности структур управления ливневыми водами снижать поступление питательных веществ в городские водоемы.Было показано, что повышенная соленость в сочетании с высокими уровнями питательных веществ в водной среде приводит к более частому возникновению цветения водорослей, особенно цветений цианобактерий, с повышенным высвобождением цианотоксинов и серьезными проблемами для окружающей среды и здоровья населения [24–33]. В дополнение к косвенным эффектам, которые могут иметь микробные сообщества загрязненных солей почв, повышенные уровни натрия в резервуарах с пресной водой могут представлять прямую угрозу для здоровья человека, поскольку уровень натрия в загрязненных городских резервуарах пресной воды продолжает расти [7, 17, 18 , 75, 76].В этом контексте наши результаты вызывают опасения относительно возможности токсичных цианобактерий в результате повышенной засоленности почв (рис. 6).

    Наши результаты показывают, что галофильные микроорганизмы становятся постоянными членами микробных сообществ в результате засоления дорог для борьбы с обледенением в зимние месяцы. Чтобы количественно оценить увеличение солености и галофилов в окружающей среде, мы разработали и оценили простой и быстрый точечный тест, в котором используется индивидуальный состав среды для улавливания и культивирования галофильных микроорганизмов.Более того, мы показываем с помощью этого анализа, что почвы, подвергшиеся воздействию дорожной соляной гавани, содержат в 10 раз больше галофилов, чем неповрежденные почвы. Таким образом, точечный тест может стать ценным инструментом для исследования и оценки солевого загрязнения почв.

    Список литературы

    1. 1. Каушал С.С., Гроффман П.М., Likens GE, Belt KT, Stack WP, Kelly V2R и др. Повышенное засоление пресной воды на северо-востоке США. Proc Nat Acad Sci USA. 2005; 102: 13517–20. pmid: 16157871
    2. 2.Маллани-младший, Лоренц Д.Л., Арнсон А.Д. Хлорид в подземных и поверхностных водах в районах, лежащих под системой ледниковых водоносных горизонтов, на севере США. Рестон, Вирджиния, США: Геологическая служба США; 2009. 41с. Номер отчета: Отчет о научных исследованиях Геологической службы США за 2009–5086.
    3. 3. Corsi SR, Graczyk DJ, Geis SW, Booth NL, Richards KD. Свежий взгляд на дорожную соль: водная токсичность и влияние на качество воды на местном, региональном и национальном уровнях. Environ Sci Technol.2010; 44: 7376–82. pmid: 20806974
    4. 4. Ван Метер Р.Дж., Лебедь К.М., Снодграсс Дж.В. Засоление изменяет структуру экосистем в городских прудах-отстойниках ливневых вод. Городской Экосист. 2011; 14: 723–36.
    5. 5. Купер К.А., Майер П. и Фолкнер Б. Р. Влияние дорожных солей на грунтовые и поверхностные воды на динамику натрия и хлоридов в восстановленном городском потоке. Биогеохимия. 2014; 121: 149–66.
    6. 6. Корси С.Р., Де Чикко Л.А., Лутц М.А., Хирш Р.М. Тенденции развития хлоридов в реках в городских водоразделах, пострадавших от снега: увеличение концентрации опережает темпы роста городов и характерно для всех сезонов.Sci Total Environ. 2015; 508: 488–97. pmid: 25514764
    7. 7. Dugan HA, Bartlett SL, Burke SM, Doubek JP, Krivak-Tetley FE, Skaff NK, et al. Соление наших пресноводных озер. Proc Nat Acad Sci USA. 2017; 114: 4453–8. pmid: 28396392
    8. 8. Джексон РБ, Йоббади Э.Г. От ледяных дорог до соленых ручьев. Proc Nat Acad Sci USA. 2005. 102: 14487–8. pmid: 16203970
    9. 9. Ким Си, Корецкий С. Влияние антиобледенителей дорожной соли на биогеохимию отложений. Биогеохимия.2013; 112: 343–58.
    10. 10. Gutowski WJJ, Hegerl GC, Holland GJ, Knutson TR, Mearns LO, Stouffer RJ, et al. Причины наблюдаемых изменений крайностей и прогнозы будущих изменений. В: Karl TR, Meehl GA, Miller CD, Hassol SJ, Waple AM, Murray WL, редакторы. Экстремальные погодные и климатические явления в условиях меняющегося климата. Основные регионы: Северная Америка, Гавайи, Карибский бассейн и острова Тихого океана в США: Научная программа США по изменению климата и Подкомитет по исследованиям глобальных изменений, Вашингтон, округ Колумбия, США; 2008 г.п. 81–114.
    11. 11. Лопес-Морено Дж. И., Гойетт С., Висенте-Серрано С. М., Бенистон М. Влияние изменения климата на интенсивность и частоту сильных снегопадов в Пиренеях. Clim Change. 2011; 105: 489–508.
    12. 12. Нотаро М., Лоренц Д., Ховинг С., Шуммер М. Прогнозы снегопадов и суровости зимы в XXI веке в центрально-восточной части Северной Америки. Джей Клим. 2014; 27: 6526–50.
    13. 13. Национальная метеорологическая служба (NWS). Ежемесячный и ежегодный Центральный парк Snowfallbat [Интернет].2018 [обновлено 24 августа 2018 г .; цитируется 27 августа 2018 г.]. Доступно по адресу: https://www.weather.gov/media/okx/Climate/CentralPark/monthlyseasonalsnowfall.pdf.
    14. 14. Геологическая служба США. Соль: статистика и информация [Интернет]. 2018 [обновлено 8 февраля 2018 г .; цитируется 20 августа 2018 г.]. Доступно по адресу: https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/salt/index.html#myb.
    15. 15. Fortin Consulting Inc. Реальная стоимость использования соли для зимнего содержания в мегаполисах городов-побратимов.Хамел, Миннесота, США: Агентство по контролю за загрязнением Миннесоты; 2014. 21стр.
    16. 16. Геологическая служба США. Обзор минерального сырья за 2018 год. Отчет. Рестон, Вирджиния, США: Геологическая служба США; 2018. 200стр. https://doi.org/10.3133/70194932
    17. 17. Агентство по охране окружающей среды США. Рекомендации по питьевой воде: рекомендации по приемлемости для потребителей и анализ воздействия натрия на здоровье. Вашингтон, округ Колумбия, США: Управление водных ресурсов Агентства по охране окружающей среды США (4304T), Отдел критериев здоровья и экологии; 2003 г.34п. Номер отчета: EPA 822-R-03-006.
    18. 18. Халленбек WH, Бренниман Г.Р., Андерсон Р.Дж. Высокое содержание натрия в питьевой воде и его влияние на артериальное давление. Am J Epidemiol. 1981; 114: 817–26. pmid: 7315830
    19. 19. Всемирная организация здравоохранения и Международная программа химической безопасности. Руководство по качеству питьевой воды. Vol. 2, Критерии здоровья и другая вспомогательная информация 2-е изд. Женева, Швейцария: Всемирная организация здравоохранения; 1996. 973с. Доступно по адресу: http: // www.who.int/iris/handle/10665/38551
    20. 20. Черноглавкова Й., Хофман Дж., Бартош Т., Санька М., Андел П. Влияние солей для борьбы с обледенением дорог на микрогранулированные почвы. Plant Soil Environ. 2008; 54: 479–85.
    21. 21. Эндрени Т., Берк DJ, Бурчхардт К.М., Фабиан М.В., Кретцер А.М. Изучение реакции сообщества бактерий на искусственную ливневую воду, обогащенную солью. J Environ Qual. 2012; 41: 1951–199. pmid: 23128752
    22. 22. Рамакришна Д.М., Вирарагхаван Т.Воздействие химических антиобледенителей на окружающую среду — обзор. Загрязнение воды, воздуха и почвы. 2005. 166: 49–63.
    23. 23. Бриггинс Д., Уолш Дж. Экологические последствия засолки дорог в Новой Шотландии. Новая Шотландия, Канада: Департамент окружающей среды Новой Шотландии и Департамент транспорта и коммуникаций Новой Шотландии; 1989. 80 с.
    24. 24. О’Нил Дж. М., Дэвис Т. В., Барфорд Массачусетс, Гоблер Си Джей. Расцвет вредоносных цианобактерий: потенциальная роль эвтрофикации и изменения климата.Вредные водоросли. 2012; 14: 313–34.
    25. 25. Тонк Л., Бош К., Виссер П.М., Хьюисман Дж. Солеустойчивость вредоносной цианобактерии Microcystis aeruginosa . Акват. Microb. Ecol. 2007; 46: 117–23.
    26. 26. Растоги Р.П., Мадамвар Д., Инчароенсакди А. Динамика цветения цианобактерий и их токсинов: воздействие на здоровье окружающей среды и стратегии смягчения последствий. Front Microbiol. 2015; 6: 1254. Доступен по телефону: pmid: 26635737
    27. 27. Беверсдорф JL, Weirich AC, Бартлетт LS, Миллер RT.Различные профили цианобактериальных токсинов и метаболитов в шести эвтрофных озерах с разными физико-химическими характеристиками. Токсины. 2017; 9: 62. Доступно по ссылке: https://doi.org/10.3390/toxins

      62.
    28. 28. Розен Б. Х., Лофтин К. А., Грэм Дж. Л., Штальхут К. Н., Райли Дж. М., Джонстон Б. Д. и др. Понимание влияния толерантности к солености на цианобактерии, связанное с вредоносным цветением водорослей в озере Окичоби, Флорида. Отчет о научных исследованиях Геологической службы США за 2018–5092.2018: 32 стр.
    29. 29. Агентство по охране окружающей среды США. Цианобактерии / Цианотоксины [Интернет]. 2018 [цитируется 9 января 2018 года]. Доступно по адресу: https://www.epa.gov/nutrient-policy-data/cyanobacteriacyanotoxins.
    30. 30. Чжан Ф., Ли Дж., Лян С., Шум К. Цветение цианобактерий и безалкогольное заболевание печени: данные экологического исследования на уровне округа в Соединенных Штатах. Здоровье окружающей среды. 2015; 14:41. Доступен по телефону: pmid: 25948281
    31. 31. Департамент общественного здравоохранения Вирджинии.Цианобактерии [Интернет]. 2018 [цитируется 1 августа 2018 г.]. Доступно по адресу: http://www.vdh.virginia.gov/environmental-epidemiology/waterborne-hazards-control-program/cyanobacteria/.
    32. 32. Мерби А.Л., Хейни Дж. Ф. Полевые и лабораторные методы мониторинга озерных аэрозолей на наличие цианобактерий и микроцистинов. Аэробиология. 2016; 32: 395–403.
    33. 33. Агентство по охране окружающей среды США. Воздействие на здоровье и окружающую среду [Интернет]. 2017 [цитируется 1 августа 2018 г.]. Доступно по адресу: https: // www.epa.gov/nutrient-policy-data/health-and-ecological-effects.
    34. 34. Кармайкл У.В., Бойер ГЛ. Воздействие на здоровье вредоносных водорослей цианобактерий: последствия для Великих озер Северной Америки. Вредные водоросли. 2016; 54: 194–212. pmid: 28073476
    35. 35. Финдли SEG, Келли VR. Возникающее непрямое и долгосрочное воздействие соли на экосистемы. Ann NY Acad Sci. 2011; 1223: 58–68. pmid: 21449965
    36. 36. Тиквиа С.М., Дэвис Д., Хадид Х., Имаил М., Сахли Р., Шим Дж. И др.Галофильные и галотолерантные бактерии из речных вод и неглубоких подземных вод вдоль реки Руж на юго-востоке Мичигана. Environ Technol. 2007. 28: 297–307. pmid: 17432382
    37. 37. ДасСарма С., ДасСарма П. Галофилы. eLS. 2017. Доступно по адресу: https://doi.org/10.1002/9780470015902.a0000394.pub4.
    38. 38. Ларсен Х. Галофильные и галотолерантные микроорганизмы — обзор и историческая перспектива. FEMS Microbiol Lett. 1986; 39: 3–7.
    39. 39. Орен А.Галофильные микроорганизмы и среда их обитания. Дордрехт, Нидерланды: Kluver Academic Publishers; 2002. 558 с. (Зекбах Дж, редактор. Клеточное происхождение, жизнь в экстремальных средах обитания и астробиология; том 5).
    40. 40. Грант WD. Жизнь при малой активности воды. Фил Транс Р. Соц Лонд Б. 2004; 359: 1249–67.
    41. 41. Нортон К.Ф., Макдженити Т.Дж., Грант В.Д. Галофилы архей (Halobacteria) из двух британских соляных шахт. J Gen Microbiol. 1993; 139: 1077–81.
    42. 42. Грамейн А, Диас Г.К., Демергассо С., Ловенштейн Т.К., МакГенити Т.Дж.Разнообразие архей в подземном соляном ядре из Салар-Гранде (Чили). Environ Microbiol. 2011; 13: 2105–21. pmid: 21355972
    43. 43. DasSarma P, Klebahn G, Klebahn H. Перевод книги Генриха Клебана «Повреждающие агенты клиппфиша — вклад в познание соленолюбивых организмов». Солевые системы. 2010; 6: 7. Доступен по телефону: pmid: 20569477
    44. 44. Wessel P, Smith WHF, Scharroo R, F. LJ, Wobbe F. Generic Mapping Tools: выпущена улучшенная версия.EOS Trans AGU. 2013; 94: 409–10.
    45. 45. DasSarma S, Robb FT, Place AR, Sowers KR, Schreier HJ, Fleischmann EM, редакторы. Археи: лабораторное руководство — галофилы. Колд-Спринг-Харбор, Нью-Йорк, США: Лабораторная пресса Колд-Спринг-Харбор; 1995.
    46. 46. Бланк CE, Cady SL, Pace NR. Микробный состав термальных источников с почти кипящим слоем кремния на территории Йеллоустонского национального парка. Appl Environ Microbiol. 2002. 68: 5123–35. pmid: 12324363
    47. 47. DeLong EF.Археи в прибрежной морской среде. Proc Natl Acad Sci USA. 1992; 89: 5685–9. pmid: 1608980
    48. 48. Ван Кью, генеральный менеджер Гаррити, Тидже Дж.М., Коул-младший. Наивный байесовский классификатор для быстрого отнесения последовательностей рРНК к новой бактериальной таксономии. Appl Environ Microbiol. 2007. 73: 5261–7. pmid: 17586664
    49. 49. Коул JR, Ван Q, Fish JA, Chai B, McGarrell DM, Sun Y и др. Проект базы данных рибосом: данные и инструменты для высокопроизводительного анализа рРНК. Nucl Acids Res.2014; 42: D633 – D42. pmid: 24288368
    50. 50. Herlemann DP, Labrenz M, Jürgens K, Bertilsson S, Waniek JJ, Andersson AF. Переходы в бактериальных сообществах вдоль 2000 км градиента солености Балтийского моря. ISME J. 2011; 5: 1571–9. pmid: 21472016
    51. 51. Schloss PD, Westcott SL, Ryabin T, Hall JR, Hartmann M, Hollister EB, et al. Представляем mothur: программное обеспечение с открытым исходным кодом, независимое от платформы, поддерживаемое сообществом для описания и сравнения сообществ микробов.Appl Environ Microbiol. 2009; 75: 7537–41. pmid: 19801464
    52. 52. Kozich JJ, Westcott SL, Baxter NT, Highlander SK, Schloss PD. Разработка стратегии двухиндексного секвенирования и конвейера курации для анализа данных последовательности ампликонов на платформе секвенирования MiSeq Illumina. Appl Environ Microbiol. 2013; 79: 5112–20. pmid: 23793624
    53. 53. Mothur Wiki. MiSeq SOP. [Интернет]. [цитируется 20 декабря 2017 г.]. Доступно по адресу: https://www.mothur.org/wiki/MiSeq_SOP.
    54. 54.Проект базы данных рРНК SILVA. Информация о релизе: SILVA 132 [Интернет]. [цитировано 19 декабря 2017 г.]. Доступно по адресу: https://www.arb-silva.de/documentation/release-132/.
    55. 55. R Core Team. R: Язык и среда для статистических вычислений. Фонд R для статистических вычислений, Вена, Австрия. 2017. Доступно по адресу: https://www.r-project.org.
    56. 56. Kerckhof FM. README для справочных файлов SILVA v128 [Интернет]. 2017 [обновлено 9 февраля 2017 г .; цитируется 20 декабря 2017 г.].Доступно по адресу: http://users.ugent.be/~fpkerckh/silvav128_README.html.
    57. 57. Schloss PD. Блог mothur: README для справочных файлов SILVA v128 [Интернет]. 2017 [обновлено 22 марта 2017 г .; цитируется 20 декабря 2017 г.]. Доступно по адресу: http://blog.mothur.org/2017/03/22/SILVA-v128-reference-files/.
    58. 58. Динно А. conover.test: тест Коновер-Имана для множественных сравнений с использованием ранговых сумм. Пакет R версии 1.1.5. 2017. Доступно по адресу: https://CRAN.R-project.org/package=conover.тест.
    59. 59. Коновер WJ. Практическая непараметрическая статистика. 3-е изд. Хобокен, Нью-Джерси: Уайли; 1998. 592с.
    60. 60. Коновер WJ, Иман RL. О процедурах множественных сравнений. Лос-Аламос, Нью-Мексико, США: Научная лаборатория Лос-Аламоса; 1979. 14с. Номер отчета: LA-7677-MS.
    61. 61. Холм С. Простая процедура последовательного множественного отбора. Scand J Stat. 1979; 6: 65–70.
    62. 62. Саркар Д. Решетка: многомерная визуализация данных с помощью Р.Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: Springer-Verlag; 2008. 273с.
    63. 63. Саркар Д., Эндрюс Ф. latticeExtra: Дополнительные графические утилиты, основанные на решетке. 2016 г. Доступно по адресу: http://CRAN.R-project.org/package=latticeExtra.
    64. 64. Auguie B. gridExtra: Разные функции для графики «Сетка». Пакет R версии 2.2.1. 2016 г. Доступно по адресу: http://CRAN.R-project.org/package=gridExtra.
    65. 65. Орен А. Микробная жизнь при высоких концентрациях соли: филогенетическое и метаболическое разнообразие.Солевые системы. 2008; 4: 1–13. Доступен по телефону:
    66. 66. Орен А. Разнообразие галофилов. В: Хорикоши К., Антраникян Г., Булл А.Т., Робб Ф.Т., Стеттер К.О., редакторы. Справочник экстремофилов. Токио, Япония: Springer; 2011. с. 309–25.
    67. 67. де ла Хаба Р.Р., Санчес-Порро К., Маркес М.К., Вентоса А. Таксономия галофилов. В: Хорикоши К., Антраникян Г., Булл А.Т., Робб Ф.Т., Стеттер К.О., редакторы. Справочник экстремофилов. Токио, Япония: Springer; 2011. с. 255–308.
    68. 68.Гай Р., Пашич Л., Фернандес А.Б., Мартин-Куадрадо А.Б., Мизуно С.М., МакМахон К.Д. и др. Новые многочисленные группы микробов в водной гиперсоленой среде. Научный доклад 2011; 1: 135. Доступен по телефону: pmid: 22355652
    69. 69. Narasingarao P, Podell S, Ugalde JA, Brochier-Armanet C, Emerson JB, Brocks JJ, et al. Метагеномная сборка de novo выявляет многочисленные новые основные родословные архей в гиперсоленых микробных сообществах. ISME J. 2011; 6: 81–93. pmid: 21716304
    70. 70. Александр М.А., Бхатт США, Уолш Дж. Э., Тимлин М. С., Миллер Дж. С., Скотт Дж. Д.Атмосферный отклик на реалистичные аномалии арктического морского льда в AGCM зимой. Джей Клим. 2004; 17: 890–905.
    71. 71. Сингарайер Дж. С., Бамбер Дж. Л., Вальде П. Дж. Последствия сокращения морского ледяного покрова в Арктике в XXI веке. Джей Клим. 2006; 19: 1109–25.
    72. 72. Лю Дж., Карри Дж. А., Ван Х, Сон М., Хортон Р. М.. Влияние уменьшения арктического морского льда на зимний снегопад. Proc Natl Acad Sci USA. 2012; 109: 4074–9. pmid: 22371563
    73. 73. Кречмер М., Куму Д., Агель Л., Барлоу М., Циперман Э., Коэн Дж.Более стойкие состояния слабого стратосферного полярного вихря, связанные с экстремальными холодами. Bull Amer Meteor Soc. 2018; 99: 49–60.
    74. 74. Измеритель RJV, Swan CM. Дорожные соли как экологические ограничения в пищевых сетях городских прудов. PLoS ONE. 2014; 9 (2): e
    75. . Доступен по телефону: pmid: 24587259
    76. 75. Келли В. Р., Панно С. В., Хакли К. С.. Воздействие солевого стока с дорог на качество воды в регионе Чикаго, штат Иллинойс. Environ Eng Geosci. 2012; 18: 65–81.
    77. 76. Келли WR.Долгосрочные тенденции концентраций хлоридов в неглубоких водоносных горизонтах вблизи Чикаго. Грунтовые воды. 2008; 46: 772–81. pmid: 18624692

    Эффективное нецитотоксическое флуоресцентное окрашивание галофилов

  • 1.

    Ашвини Р., Виджаянанд С. и Хемаприя Дж. Фотонный потенциал галоархейного пигментного бактериородопсина для будущей электроники: обзор. Curr. Microbiol. 74 , 996–1002 (2017).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 2.

    Chen, Z. & Birge, R.R. Искусственные сетчатки на белковой основе. Trends Biotechnol. 11 , 292–300 (1993).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 3.

    Борщевский В. и др. . Липид с изопреноидной цепью β-XylOC 16 + 4 — новая молекула для при кристаллизации мембранного белка мезо . J. Cryst. Рост 312 , 3326–3330 (2010).

    CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

  • 4.

    Триведи, С., Чоудхари, О. П. и Гару, Дж. Различные предложенные варианты применения бактериородопсина. Последний Пат. ДНК гена Seq. 5 , 35–40 (2011).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 5.

    Богородский А. и др. . Зарождение и рост кристаллов мембранного белка в мезо — исследование флуоресцентной микроскопии. Cryst. Рост Des. 15 , 5656–5660 (2015).

    CAS Статья Google ученый

  • 6.

    Борщевский В. и др. . Рентгеновское излучение в малых дозах вызывает структурные изменения белков. Acta Crystallogr. Разд. D Biol. Кристаллогр. 70 , 2675–2685 (2014).

    CAS Статья Google ученый

  • 7.

    Половинкин В. и др. . Структура высокого разрешения мембранного белка, перенесенного из амфипола в липидную мезофазу. J. Membr. Биол. 247 , 997–1004 (2014).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 8.

    Николаев, М. и др. Интегральные мембранные белки могут быть кристаллизованы непосредственно с нанодисков. Cryst. Рост Des. 17 , 945–948 (2017).

  • 9.

    Левенштейн Т. К., Шуберт Б. А. и Тимофеефф М. Н. Микробные сообщества в жидких включениях и долгосрочное выживание в галите. GSA Today 21 , 4–9 (2011).

    Артикул Google ученый

  • 10.

    Рейзер Р. и Таш П. Исследование жизнеспособности осмофильных бактерий великой геологической эпохи. Trans. Kansas Acad. Sci. 63 , 31–34 (1960).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 11.

    Домбровски Х. Бактерии из палеозолистых соляных отложений. Ann. New York Acad. Sci. 108 , 453–460 (1963).

    CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

  • 12.

    Нортон К. и Грант У. Выживание галобактерий внутри жидких включений в кристаллах соли. J. Gen. Microbiol. 134 , 1365–1373 (1988).

    Google ученый

  • 13.

    Грант, У. Д., Джеммелл, Р. Т. и МакГенити, Т.J. Галобактерии: свидетельство долголетия. Экстремофилы 2 , 279–287 (1998).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 14.

    Stan-Lotter, H. et al. . Очень похожие штаммы Halococcus salifodinae обнаружены в географически разделенных пермо-триасовых соляных месторождениях. Микробиология 145 , 3565–3574 (1999).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 15.

    МакГенити, Т. Дж., Геммелл, Р. Т., Грант, В. Д. и Стэн-Лоттер, Х. Происхождение галофильных микроорганизмов в древних соляных месторождениях. Environ. Microbiol. 2 , 243–250 (2000).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 16.

    Вриланд, Р. Х., Розенцвейг, В. Д. и Пауэрс, Д. В. Выделение галотолерантной бактерии возрастом 250 миллионов лет из первичного кристалла соли. Nature 407 , 897–900 (2000).

    CAS Статья PubMed ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

  • 17.

    Вриланд, Р. Х. и др. . Изоляция живых галофильных архей мелового периода (121–112 миллионов лет) от первичных кристаллов соли. Geomicrobiol. J. 24 , 275–282 (2007).

    CAS Статья Google ученый

  • 18.

    Radax, C., Gruber, C. & Stan-Lotter, H.Новые последовательности гена галоархейной 16S рРНК из альпийской пермо-триасовой каменной соли. Экстремофилы 5 , 221–228 (2001).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 19.

    Mormile, M. R. et al. . Выделение Halobacterium salinarum , полученного непосредственно из включений галитового соляного раствора. Environ. Microbiol. 5 , 1094–1102 (2003).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 20.

    Шуберт Б. А., Ловенштейн Т. К., Тимофеев М. Н. и Паркер М. А. Галофильные археи, культивированные из древнего галита, Долина Смерти, Калифорния. Environ. Microbiol. 12 , 440–454 (2010).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 21.

    Onyenwoke, R.U., Brill, J. A., Farahi, K. & Wiegel, J. Гены споруляции у представителей филогенетической ветви с низким G + C грамположительным типом ( Firmicutes ). Arch. Microbiol. 182 , 182–192 (2004).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 22.

    Стэн-Лоттер, Х., Фендрихан, С., Баросс, Дж. А. и Бейнс, В. Галофильные археи: жизнь с высыханием, радиацией и олиготрофией в геологические времена. Жизнь 5 , 1487–1496 (2015).

    Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

  • 23.

    Гудинг, Дж. Л. Минералогия и химия почв на Марсе: возможные ключи к разгадке по солям и глинам в метеоритах SNC. Икар 99 , 28–41 (1992).

    CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

  • 24.

    Золенский М.Е. и др. Астероидная вода внутри флюидного включения — содержащая галит в хондрите H5, Монаханс (1998). Наука 285 (5432), 1377–1379 (1999).

    Google ученый

  • 25.

    Трейман, А. Х., Глисон, Дж. Д. и Богард, Д. Д. Метеориты SNC с Марса. Планета. Космические науки. 48 , 1213–1230 (2000).

    CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

  • 26.

    Бриджес, Дж. К. и Грейди, М. М. Ассоциации минералов эвапорита в нахлитовых (марсианских) метеоритах. Планета Земля. Sci. Lett. 176 , 267–279 (2000).

    CAS Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

  • 27.

    Stan-Lotter, H. et al. . От инопланетян до инопланетян — жизнеспособные галоархеи в древних соляных месторождениях. В галофильных микроорганизмах (изд. Ventosa, A.) 89–102, https://doi.org/10.1111/j.1758-2229.2012.00363.x (Springer-Verlag, 2004)

  • 28.

    Rieder , R. и др. . Химия горных пород и почв в Меридиани Планум по данным рентгеновского спектрометра Alpha Particle. Наука 306 , 1746–1749 (2004).

    CAS Статья PubMed ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

  • 29.

    Squyres, S. W. и др. . Два года в Meridiani Planum: результаты работы Opportunity Rover. Наука 313 , 1403–7 (2006).

    CAS Статья PubMed ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

  • 30.

    Кминек, Г., Бада, Дж. Л., Польяно, К. и Уорд, Дж. Ф. Радиационно-зависимый предел жизнеспособности бактериальных спор во включениях галитовой жидкости и на Марсе. Radiat. Res. 159 , 722–729 (2003).

    CAS Статья PubMed PubMed Central ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

  • 31.

    Орен А. Галофильные археи на Земле и в космосе: рост и выживание в экстремальных условиях. Philos. Пер. R. Soc. Математика. Phys. Англ. Sci. 372 , 20140194–20140194 (2014).

    MathSciNet Статья ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

  • 32.

    Орен, А.Галофильные микробные сообщества и их окружение. Curr. Opin. Biotechnol. 33 , 119–124 (2015).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 33.

    Аль-Майлем, Д. М., Аль-Дейг, М., Элияс, М. и Радван, С. С. Биостимуляция местных микроорганизмов для биоремедиации маслянистых гиперсоленых микрокосмов с берегов Кувейтского Персидского залива. J. Environ. Управлять. 193 , 576–583 (2017).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 34.

    Ротшильд, Л. Дж. И Мансинелли, Р. Л. Жизнь в экстремальных условиях. Природа 409 , 1092–1101 (2001).

    CAS Статья PubMed ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

  • 35.

    Leuko, S., Legat, A., Fendrihan, S. & Stan-Lotter, H. Оценка набора LIVE / DEAD BacLight для обнаружения экстремофильных архей и визуализации микроорганизмов в образцах с повышенной соленостью окружающей среды. Заявл. Environ. Microbiol. 70 , 6884–6886 (2004).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 36.

    Wieland, F., Paul, G. & Sumper, M. Флагеллины галобактерий представляют собой сульфатированные гликопротеины. J. Biol. Chem . (1985).

  • 37.

    Gestwicki, J. E. et al. . Эволюционное сохранение местоположения метил-акцептирующих белков хемотаксиса у бактерий и архей. J. Bacteriol. 182 , 6499–6502 (2000).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 38.

    Антон, Дж., Росселло-Мора, Р., Родригес-Валера, Ф. и Аманн, Р. Чрезвычайно галофильные бактерии в прудах-кристаллизаторах из солнечных солончаков. Заявл. Environ. Microbiol. 66 , 3052–3057 (2000).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 39.

    Leuko, S. и др. . Выделение жизнеспособных галоархей из древних солевых отложений и применение флуоресцентных красителей для обнаружения in situ галофилов в гиперсоленых образцах окружающей среды и включениях модельных флюидов. В г. Адаптация к жизни при высоких концентрациях соли у архей (изд. Gunde-Cimerman, N.) 91–104 (Springer, 2005).

  • 40.

    Антон, Дж., Льобет-Бросса, Э., Родригес-Валера, Ф. и Аманн, Р. Флуоресценция in situ гибридизационный анализ сообщества прокариот, населяющих пруды-кристаллизаторы. Environ. Microbiol. 1 , 517–523 (1999).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 41.

    Дорнмайр-Пфаффенхюмер, М., Легат, А., Швимберски, К., Фендрихан, С., Стан-Лоттер, Х. Ответы галоархей на симулированную микрогравитацию. Астробиология 11 , 199–205 (2011).

    CAS Статья PubMed PubMed Central ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

  • 42.

    Fendrihan, S. и др. . Сферические частицы галофильных архей коррелируют с воздействием низкой активности воды — последствиями для выживания микробов в жидких включениях древнего галита. Геобиология 10 , 424–433 (2012).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 43.

    Фрелс, С., Дьял-Смит, М. и Пфайфер, Ф. Формирование биопленок галоархеями. Environ.Microbiol. 14 , 3159–3174 (2012).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 44.

    Chimileski, S., Franklin, M. J. & Thane Papke, R. Биопленки, образованные археоном Haloferax volcanii , демонстрируют клеточную дифференциацию и социальную подвижность и способствуют горизонтальному переносу генов. БМС Биол . 12 (2014).

  • 45.

    Винтерс, Ю. Д., Левенштейн, Т. К., Тимофеев, М. Н. и Стэн-Лоттер, Х. Голод-выживание в галоархее. Жизнь 5 , 1587–1609 (2015).

    Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

  • 46.

    Дьялл-Смит М. Протоколы Halohandbook для генетики галоархей. Доступно на: http://www.haloarchaea.com. (2009).

  • 47.

    Herrmann, U. & Soppa, J. Зависимая от клеточного цикла экспрессия необходимого SMC-подобного белка и динамическая локализация хромосом в архее Halobacterium salinarum . Мол. Microbiol. 46 , 395–409 (2002).

  • 48.

    Мартин, Р. М., Леонхардт, Х. и Кардосо, М. С. Мечение ДНК в живых клетках. Cytom. Часть A 67 , 45–52 (2005).

    Артикул Google ученый

  • 49.

    Progatzky, F., Dallman, M. J. & Lo Celso, C. От наблюдения до веры: стратегии маркировки для экспериментов in vivo по отслеживанию клеток. Интерфейс Focus 3 , 20130001 (2013).

    Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

  • 50.

    Лобассо, С. и др. . Липидные мембраны архебактерий как модели для изучения взаимодействия 10-N-нонилакридинового оранжевого с фосфолипидами. Chem. Phys. Липиды 157 , 12–20 (2009).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 51.

    Легат, А., Грубер, К., Зангер К., Ваннер Г. и Стэн-Лоттер Х. Идентификация полигидроксиалканоатов в Halococcus и других галоархейных видах. Заявл. Microbiol. Biotechnol. 87 , 1119–1127 (2010).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 52.

    Адамски, Дж. К., Робертс, Дж. А. и Гольдштейн, Р. Х. Захват бактерий жидкими включениями в галите, выращенном в лаборатории. Астробиология 6 (2006).

  • 53.

    Schindelin, J. et al. . Фиджи: платформа с открытым исходным кодом для анализа биологических изображений. Nat. Методы 9 , 676–682 (2012).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 54.

    Тевеназ, П., Руттиманн, У. Э. и Унзер, М. Пирамидальный подход к регистрации субпикселей на основе интенсивности. IEEE Trans. Процесс изображения. 7 , 27–41 (1998).

    CAS Статья PubMed ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

  • 55.

    Атлас, Р. Справочник по микробиологическим средам . (CRC press, 2010).

  • 56.

    Булыгина Е.С. и др. . Исследование нуклеотидных последовательностей генов nifH некоторых метанотрофных бактерий. Микробиология 71 , 425–432 (2002).

    CAS Статья Google ученый

  • 57.

    Lane, D. J. Секвенирование 16S / 23S рРНК. В Nucleic Acid Techniques in Bacterial Systematic (изд. Stackebrandt, E .; Goodfellow, M.) 115–175 (John Wiley and Sons, 1991).

  • 58.

    Колганова Т. В., Кузнецов Б. Б., Турова Т. П. Разработка и тестирование олигонуклеотидных праймеров для амплификации и секвенирования генов 16S рРНК архей. Микробиология 71 , 243–246 (2002).

    CAS Статья Google ученый

  • 59.

    Camacho, C. et al. BLAST +: архитектура и приложения. Биоинформатика 10 , 421 (2009).

  • 60.

    Poot, M. et al. . Анализ морфологии и функции митохондрий с помощью новых фиксируемых флуоресцентных красок. 44 , 1363–1372 (1996).

  • 61.

    Pendergrass, W., Wolf, N. & Pool, M. Эффективность MitoTracker Green и CMXRosamine для измерения изменений потенциалов митохондриальной мембраны в живых клетках и тканях. Cytom. Часть A 61A , 162–169 (2004).

    Артикул Google ученый

  • 62.

    Мор В. и Ларсен Х. О структурных превращениях и лизисе Halobacterium salinarium в гипотонических и изотонических растворах. J. gen. Microbiol 31 , 267–280 (1963).

    CAS Статья Google ученый

  • 63.

    Абрам, Д.И Гиббонс, Н. Е. Влияние хлоридов одновалентных катионов, мочевины, детергентов и тепла на морфологию и мутность суспензий красных галофильных бактерий. Кан. J. Microbiol. 7 , 741–750 (1961).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 64.

    Cline, S. W., Lam, W. L., Charlebois, R. L., Schalkwyk, L. C. & Doolittle, W. F. Методы трансформации галофильных архебактерий. Кан. J. Microbiol. 35 , 148–152 (1989).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 65.

    Fröls, S. Архейские биопленки: широко распространены и сложны. Biochem. Soc. Пер. 41 , 393–8 (2013).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 66.

    Пресли, А. Д., Фуллер, К. М. и Арриага, Е. А. M itoTracker Мечение митохондриальных белков зеленым цветом и их последующий анализ с помощью капиллярного электрофореза с детектированием индуцированной лазером флуоресценции. J. Chromatogr. B 793 , 141–150 (2003).

    CAS Статья Google ученый

  • Галофилы — microbewiki

    Введение

    Рисунок 1: Сканирующие электронные микрофотографии галофила Halobacterium salinarum . 23

    Галофильные экстремофилы или просто галофилы — это группа микроорганизмов, которые могут расти и часто процветать в областях с высокой концентрацией соли (NaCl).Эти гиперсоленые области могут варьироваться от солености, эквивалентной солености океана (~ 3-5%), до десяти раз выше, например, в Мертвом море (31,5% в среднем 3 ). Было обнаружено, что галофилы принадлежат к каждой области жизни, но в основном состоят из архей. 14 Они метаболически разнообразны, от простых ферментеров до восстановителей железа и окислителей сульфидов.

    Физическая среда

    Расположение

    Естественная гиперсоленая среда

    Гиперсоленая среда присутствует на каждом континенте и в основном встречается в «засушливых и полузасушливых регионах». 17 Некоторые из них широко известны, например, Большое Соленое озеро в Юте или Мертвое море между Израилем и Иорданией. Другие менее известны, например, Глубокое озеро Антарктиды или подводные геотермальные источники Папуа-Новой Гвинеи. 6 19

    Рисунок 2: Солеварня меняет цвет с увеличением солености из-за различных пигментов, производимых разными галофилами. Эти пигменты способствуют устойчивости к УФ-излучению и / или фототрофии. 9
    Источник изображения
    Построенные гиперсоленые среды

    Антропогенная гиперсоленая среда обычно создается солевой промышленностью.Соляные озера — это большие водоемы, которые наполняются соленой водой из океана или другого источника, которая затем испаряется. В этом процессе соленость воды постепенно увеличивается по мере испарения воды, пока не достигнет насыщения (~ 26% при 20 ° C). Затем соль выпадает в осадок и собирается. Галофилы пользуются этой средой, и часто их присутствие становится видимым благодаря пигментам, которые они производят.

    Условия

    Соль
    Классификация галофилов 13
    Небольшой галофил Умеренный галофил Extreme Halophile
    Соль в процентах 2–5% 5–20% 20–30%
    Молярность 0.34 — 0,85 млн 0,85 — 3,4 млн 3,4 — 5,1 млн

    Часто в гиперсоленой среде также присутствуют соли, отличные от NaCl. Ниже показан солевой профиль Мертвого моря. Однако, поскольку галофилы определяются в зависимости от концентрации NaCl, другое содержание солей не рассматривается для классификации галофилов.

    Профиль соли Мертвого моря 3
    Тип соли MgCl 2 NaCl CaCl 2 KCl MgBr 2 CaSO 4 RbCl
    Всего солей в процентах 51.26% 28,19% 13,64% 4,57% 2,17% 0,10% 0,03%
    Измерения солености и температуры в засоленных средах. 3 6
    Тихий океан Глубокое озеро, Антарктида Грейт-Солт-Лейк, США Мертвое море, Израиль / Иордания
    NaCl Процент (г / л) 3.4 — 3,7% 21–28% 12 — 33% 31,5 — 34,2%
    Температура (C) 1,4 — 30 ° С 0 — 11,5 С -5-35 С 21 — 36 ° С
    Температура

    Часто в гиперсоленой среде соленость — это всего лишь одно из крайних значений, которое микробы должны преодолеть. Гиперсоленость часто сочетается с экстремальными температурными условиями, как высокими, так и холодными.

    Психрофилы

    В случае с Глубоким озером в Антарктиде встречаются экстремальный холод и высокая соленость.Глубокое озеро имеет уровни солености от 21 до 28%, что помещает галофилов в классификацию экстремальных галофилов. Психрофилы — это «организмы, имеющие оптимальную температуру для роста около 15 ° C или ниже, максимальную температуру для роста около 20 ° C и минимальную температуру для роста 0 ° C или ниже». 11 В случае Глубокого озера восемь месяцев в году проводятся при температуре ниже 0 ° C, а максимальная годовая температура составляет всего 11,5 ° C. 6 Организмы, которые выживают и процветают здесь, являются не только галофилами, но и психрофилами.Подобные совпадения холодной и гиперсоленой среды были обнаружены и в других местах.

    Рисунок 3: Изображение Глубокого озера в Антарктиде. 25
    Термофилы

    В случае черных курильщиков у побережья Папуа-Новой Гвинеи гиперсоленая среда была создана гидротермальным источником. Этот гидротермальный вентиль выпускает гиперсоленый сток, температура которого, согласно измерениям, превышает 250 ° C. Образцы, взятые с внутренних стенок курильщика, содержали видов Halomona и Haloarcula . 19 Это классифицирует Halomona и Haloarcula как термофилов, так и галофилов. Такие перекрывающиеся условия повышенной солености и экстремальной жары также присутствуют в некоторых горячих источниках и других гидротермальных источниках.

    Другие крайности

    Было обнаружено, что некоторые гиперсоленые среды перекрываются с другими крайностями, такими как низкий и высокий pH, а также сухие, иссушающие условия. Организмы в таких условиях будут считаться галоацидофилами, галоалкалифилами и галогенсерофилами соответственно.

    Микробные сообщества

    Археи

    Большинство крайних галофилов — археи 14 . Тщательное исследование соленых прудов из нескольких мест по всему миру, проведенное Ореном в 2002 году, показало наличие устойчивых сообществ между солевыми прудами. Выделенными родами в первую очередь были Haloferax, Halogeometricum, Halococcus, Haloterrigena, Halorubrum, Haloarcula, Halobacterium, и Natronococcus . При более низкой степени засоления разнообразие представленных родов увеличивается.

    Бактерии

    Бактерии, принадлежащие к роду Salinibacter , оказались «не менее соле-зависимыми и солеустойчивыми, чем самые галофильные среди архей…» 14 Таким образом, в определенных экстремальных условиях некоторые бактерии «могут сосуществовать с галофильное сообщество архей ». 14 Как и в случае архей, разнообразие бактерий также увеличивается по мере уменьшения солености.

    Эукария

    В крайнем конце гиперсолености эукарии отсутствуют.Однако есть несколько умеренно или слегка галофильных эукариот, которые могут вносить свой вклад в галофильные сообщества. Существуют также типы галофильных грибов, такие как Debaryomyces hansenii и Hortaea werneckii .47

    Микробные процессы

    Метаболизм

    Согласно Орену в 2002 году, «метаболическое разнообразие галофилов также велико: они включают кислородных и аноксигенных фототрофов, аэробных гетеротрофов, ферментеров, денитрификаторов, сульфатредукторов и метаногенов.Кроме того, были обнаружены галофильные сульфидные окислители, восстановители железа и ацетогены. 202123 Было обнаружено, что галофильные бактерии осуществляют ферментацию, ацетогенез, восстановление сульфата, фототрофию и метаногенез. 13

    Механизмы устойчивости к солевым растворам

    Совместимые растворы

    Один из механизмов, используемых галофилами для выживания в высоких концентрациях соли, — это синтез осмопротекторов, которые также известны как совместимые растворенные вещества.Они работают, уравновешивая внутреннее осмотическое давление с внешним осмотическим давлением, делая два раствора изотоническими или близкими к нему. Совместимые растворенные вещества представляют собой молекулы с небольшой молекулярной массой. «Некоторые из них широко распространены в микроорганизмах, а именно трегалоза, глицин бетаин и α-глутамат, в то время как другие ограничиваются несколькими организмами». 16 Использование совместимых растворенных веществ является наиболее распространенным механизмом солеустойчивости среди галофилов.

    Контроль калия

    Второй, менее распространенный механизм защиты от соли — это контроль уровня калия.Этот механизм осуществляется путем закачки большого количества ионов K + в цитоплазму. Чтобы справиться с повышенным уровнем растворенных веществ и повысить растворимость белков в цитоплазме, многие белки стали более кислыми. 16

    Текущие исследования

    Исследования разнообразия и систематики

    Большое количество исследовательских проектов было сосредоточено на поиске и классификации новых галофилов.
    В статье Ndwigah, опубликованной в 2016 году, был выделен галофильный гриб, определены оптимальные условия его роста и его метаболиты. 12
    McDuff в 2016 году охарактеризовал несколько галофилов, окисляющих CO. В этой статье также представлено описание нового вида Haloferax namakaokahaiae . 10
    Amoozegar et al. предоставил описание нового вида галофильной бактерии Oceanobacillus halophilus. Эта бактерия была выделена из соляного озера в Иране. 1

    Исследование протеина

    Из-за уникальных условий, в которых находятся белки галофилов, их белки тщательно изучаются, особенно для использования в промышленности.
    Варун в 2009 году рассмотрел возможность использования определенного галофила для выработки электроэнергии. Этот вид при нормальных условиях роста ферментировал глицерин до этанола и производил электричество за счет восстановления железа. Согласно документу, «Глицерин является основным побочным продуктом биодизельной промышленности, и поэтому бактериальная ферментация этого глицерина в этанол поможет управлять отходами, а также производить продукт с добавленной стоимостью». Этот вид потенциально может быть использован в микробных топливных элементах. 21
    В статье Калегари-Сантос в 2016 году также рассматривается использование галофилов в промышленности для производства каротиноидов. Эти каротиноиды имеют множество «потенциальных применений в биотехнологии и биомедицине». 5

    Исследования галовирусов

    Повсеместное распространение вирусов не прекращается, когда среда становится соленой. Вирусные инфекции в гиперсоленой среде также активно исследуются.
    Атанасова в 2016 году исследовала, как галовирусы и их хозяева взаимодействуют на уровне экологии, и дала общие описания образа жизни многочисленных галовирусов. 2
    Pietila в 2016 году работал над классификацией галовирусов, предложив новое семейство «архейных плеоморфных вирусов с геномами одноцепочечной или двухцепочечной ДНК». 15

    Список литературы

    1. Амоозегар, М. А., М. Багери, А. Махдуми, М. М. Нику, С. А. С. Фазели, П. Шуман, К. Спродер, К. Санчес-Порро и А. Вентоза. «Oeanobacilllus Halophilus Sp. Nov., новая умеренно галофильная бактерия из гиперсоленого озера». Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии 66 (2016): 1317-322.Интернет-сообщество микробиологов. Интернет. 28 марта 2016 г. 1

    2. Атанасова, Нина С., Деннис Х. Бэмфорд и Ханна М. Оксанен. «Взаимодействие вируса и хозяина в средах с высоким содержанием соли». Wiley-Blackwell и Общество прикладной микробиологии (2016): n. стр. Интернет-библиотека Wiley. Интернет. 28 марта 2016 г. 2

    3. Бентор, Яаков К. Некоторые геохимические аспекты Мертвого моря и вопрос его возраста. Geochemica Et Cosmochimica 25 (1961): 239-60. Эльзевир. Интернет. 28 марта 2016 г. 3

    4. Бутинар, Лорена, Сильва Соняк, Полона Залар, Ана Племенитас и Нина Гунде-Цимерман.«Меланизированные галофильные грибы являются эукариотическими членами микробных сообществ в гиперсоленых водах солнечных солончаков». Ботаника Марина 48 (2005): 73-79. Дегрюйтер. Интернет. 28 марта 2016 г. 4

    5. Калегари-Сантос, Россана, Рикардо Александр Диого, Хосе Домингос Фонтана и Таня Мария Бордин Бонфим. «Производство каротиноидов галофильными археями в различных условиях тканевой культуры». Текущая микробиология (2016): 1-11. Springer. Интернет. 28 марта 2016 г. 5

    6. Францманн, П. Д., Стакебрандт Э., К.Сандерсон, Дж. К. Фолькман, Д. Э. Кэмерон, П. Л. Стивенсон, Т. А. Макмикин и Х. Р. Бертон. «Halobacterium Lacusprofundi Sp. Nov., галофильная бактерия, выделенная из глубокого озера в Антарктиде». Систематическая и прикладная микробиология 11.1 (1988): 20-27. Эльзевье. Интернет. 27 марта 2016 г. 6

    7. Гунде-Цимерман, Нина, Хосе Рамос и Ана Племенитас. «Галотолерантные и галофильные грибы». Микологические исследования 113.11 (2009): 1231-241, Эльзевьер. Интернет. 24 апреля 2016 г. 7

    8. Хохштейн, Лоуренс И. и Франк Ланг.«Очистка и свойства диссимиляционной нитратредуктазы из Haloferax Denitrificans». Архивы биохимии и биофизики 288.2 (1991): 380-85. Эльзевир. Интернет. 28 марта 2016 г. 8

    9. Ханафари А., Д. Хаваринеджад, А. Машинчян. «Солнечное соленое озеро как природный источник окружающей среды для извлечения галофильных пигментов». Иранский журнал микробиологии 2.2 (2010): 103-09. NCBI. Интернет. 25 апреля 2016 г. 9

    10. Макдафф, С., Дж. М. Кинг, С. Неупане и М. Р. Мейерс. «Выделение и характеристика чрезвычайно галофильных CO-окисляющих Euryarchaeota из гиперсоленых зол, отложений и почв. Описание нового окислителя CO, Haloferax Namakaokahaiae Mke2.3, Sp. Ноябрь «Microbiology Ecology (2016): n. Pag. FEMS Microbiology Ecology. Web. 28 марта 2016 г. 10

    11. Морита, Ричард Ю. «Психрофильные бактерии». Bacteriological Reviews 39.2 (1975): 144-67. Национальный центр биотехнологической информации. Интернет. 28 марта 2016 г. 11

    12. Ндвигах, Ф. И., И. Х. Бога, В. Ваньюйке и Р. Качиури. «Изолят Aspergillus и его вторичные метаболиты из озера Эльментаита в Кении». Журнал сельского хозяйства, науки и технологий 17.1 (2016): 28-41.Журнал сельского хозяйства, науки и технологий. Интернет. 28 марта 2016 г. 12

    13. Оливье, Бернар, Пьер Кошетт, Жан-Луи Гарсия и Роберт А. Мах. «Анаэробные бактерии из гиперсоленой среды». Microbiological Reviews 58.1 (1994): 27-38. Американское общество микробиологии. Интернет. 28 марта 2016 г. 13

    14. Орен, Аарон. «Молекулярная экология чрезвычайно галофильных архей и бактерий». FEMS Microbiology Ecology 39 (2002): 1-7. Эльзевир. Интернет. 27 марта 2016 г. 14

    15.Пиетила, Майя К., Элина Ройн, ​​Ана Сенсило, Деннис Х. Бамфорд и Ханна М. Оксанен. «Pleolipoviridae, недавно предложенное семейство, включающее плеоморфные вирусы архей с одноцепочечными или двухцепочечными геномами ДНК». Архив вирусологии 161.1 (2016): 249-56. Springer. Интернет. 28 марта 2016 г. 15

    16. Сантос, Хелена и Милтон С. Да Коста. «Совместимые растворы организмов, живущих в горячих солевых средах». Экологическая микробиология 4.9 (2002): 501-09. Интернет-библиотека Wiley. Интернет. 28 марта.2016.16

    17. Шадрин Н.В. «Крымские гиперсоленые озера: к развитию научных основ интегрированного устойчивого управления». Материалы 13-й Всемирной конференции по озерам (2009 г.): n. стр. Интернет. 27 марта 2016 г. 17

    18. Стан-Лоттер, Хельга и Серджиу Фендрихан. «Галофильные археи: жизнь с высыханием, радиацией и олиготрофией в геологические времена». Жизнь 5,3 (2015): 1487-496. MDPI. Интернет. 28 марта 2016 г. 18

    19. Такай, Кен, Тетсуши Комацу, Фумио Инагаки и Коки Хорикоши.»Распределение архей в дымоходной структуре черного курильщика». Прикладная и экологическая микробиология 67.8 (2001): 3618-629. Американское общество микробиологии. Интернет. 27 марта 2016 г. 19

    20. Ваннини, Клаудиа, Гилио Мунц, Гуальтьеро Мори, Клаудио Любелло, Франко Верни и Гилио Петрони. «Окисление сульфида до элементарной серы в мембранном биореакторе: производительность и характеристика избранного микробного сероокисляющего сообщества». Систематическая и прикладная микробиология 31.1 (2008): 461-73.Эльзевир. Интернет. 28 марта 2016 г. 20

    21. Варун, Пол. Производство электроэнергии и этанола с использованием железоредукторных галоалкалофильных бактерий. Тезис. Миссурийский университет науки и технологий, 2009. N.p .: Миссурийский университет науки и технологий, 2009.




    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *