В ЮФУ изучили, как бактерии приспосабливаются к существованию в нефтяной среде.

Исследование опубликовано в журнале Microbiological Research. Бактерия Rhodococcus erythropolis обладает способностью окислять и разлагать нефть в почве, что делает ее полезной для борьбы с такими загрязнениями. Она адаптируется к различным углеводородам, чтобы использовать их в качестве пищи и существовать в таких условиях. Однако присутствие углеводородов в почве вызывает окислительный стресс у бактерий, который повреждает компоненты клеток, включая ДНК, и является опасным для их жизнедеятельности.

Исследователи из ЮФУ обнаружили, что в ответ на этот стресс бактерия Rhodococcus erythropolis, как и другие бактерии, способна вырабатывать антиоксидантные ферменты, которые помогают ей выживать в неблагоприятных условиях. Однако кроме активации регулонов [группа совместно регулируемых генов] антиоксидантной защиты также происходит индукция других стрессовых регулонов, таких как SOS-ответ, SigF и SigH регулоны. Более того, различные углеводороды вызывают у бактерии разные реакции: в зависимости от субстрата клетка вырабатывает антиоксидантные и репарирующие (восстанавливающие поврежденную ДНК) ферменты в различных количествах. Среди репарирующих ДНК ферментов синтезируются транслезионные (мутагенные) ДНК-полимеразы.

В результате, в ответ на стресс, ускоряются процессы мутагенеза и горизонтального переноса генов между различными бактериями, что и является механизмами, способствующими эволюции. В результате естественного отбора наилучшие адаптированные варианты бактерий получают преимущество. Таким образом, бактерии, перерабатывая углеводороды, эволюционируют, чтобы более эффективно их окислять — и без какой-либо генной инженерии!

«Серьезные эволюционные изменения у бактерий происходят за сроки, которые являются совершенно микроскопическими с точки зрения эволюции. Исследование механизмов эволюционных процессов, особенно таких быстрых, которые можно наблюдать в течение жизни одного поколения человечества, всегда будет актуально», — говорит ведущий научный сотрудник лаборатории экологии и молекулярной биологии микроорганизмов, профессор кафедры биохимии и микробиологии АБиБ ЮФУ, доктор биологических наук Иван Сазыкин.

Однако Rhodococcus erythropolis — не единственная бактерия, чья эволюция позволяет нам использовать ее во благо человечества. Например, в Японии в 2016 году была выделена бактерия, способная «переработать» пластиковую бутылку всего за полгода. Именно всестороннее развитие биотехнологии и исследование бактерий помогут нам сократить антропогенное воздействие на природу.