Микроорганизмы полярных почв
Полярные почвы характеризуются низким количеством осадков, низкими среднегодовыми температурами и малой скоростью накопления органических остатков [ 81 ]. Довольно разнообразные микробные сообщества населяют полярные арктические почвы (почвы, которые формируются в пределах арктического пояса, в основном на островах Северного Ледовитого океана). Представители классов Alphaproteobacteria , Betaproteobacteria и Gammaproteobacteria , Bacteroidetes были идентифицированы в арктических почвах [ 119 ]. Более полное описание состава микробного сообщества арктических почв было сделано с применением высокопроизводительного секвенирования [ 120 ]. 83% сообщества бактерий составляли представители классов Acidobacteria , Alphaproteobacteria , Actinobacteria , Betaproteobacteria и Bacteroidetes , небольшую долю сообщества составляли представители классов Gammaproteobacteria , Verrucomicrobia , Gemmatimonadetes , Deltaproteobacteria и TM7 . Авторы и других работ отмечают, что структура микробного сообществ арктических почв сходна с таковой для экосистем почв более умеренного климата [ 120 , 121 ].
На состав бактериальных сообществ арктических почв влияет множество факторов: характер подстилающей породы, содержание органических веществ, pH и др. [ 74 ]. Было показано, что при pH меньше 6 происходит заметное увеличение доли Acidobacteria в составе микробных сообществ почв финской Лапландии [ 119 ]. В ходе сравнения таксономического состава бактерий арктических почв с разным процентным содержанием органических веществ была выявлена тенденция к повышению доли Actinobacteria в почвах с низких содержанием органических веществ (меньше 10% от массы сухого веса почвы) и повышению доли Proteobacteria в почвах с высоким содержанием органических веществ (более 10% от массы сухого веса почвы) [ 122 ].
Антарктика - самое холодное и засушливое место на Земле . Лишь от 1 до 3% площади поверхности континента свободно от снега и льда, и представлена выходами горных пород, не содержащими растительности [ 123 ]. Несмотря на суровые климатические условия, почвы Антарктики содержат множество бактерий. Численность микроорганизмов в одном грамме антарктических почв оценивается от 10 в пятой степени-10 в седьмой степени до 10 в десятой степени клеток [ 123 ].
Первые микроорганизмы были выделены из почв Антарктиды еще в 30-х годах прошлого столетия [ 124 ]. Позже, множество представителей антарктических почвенных бактерий были культивированы в лабораторных условиях: Achromobacter , Arthrobacter , Bacillus , Corynebacterium , Flavobacterium , Micrococcus , Planococcus , Pseudomonas , Streptomyces и Nocardia [ 81 ]. Многочисленные молекулярно-генетические исследования почв удаленных друг от друга областей Антарктиды выявили высокую гетерогенность таксономического состава микроорганизмов, однако некоторые филогенетические группы бактерий обнаруживаются в большинстве исследованных почвах: Actinobacteria , Proteobacteria , Bacteroidetes , Acidobacteria , Gemmatimonadetes , Deinococcus-Thermus , и Cyanobacteria [ 124 ]. Методы высокопродуктивного секвенирования выявили еще более высокое филогенетическое разнообразие микроорганизмов в антарктических почвах [ 125 ]. Ближайшие гомологи многих выявленных микроорганизмов были ранее детектированы в холодных местах обитания, некоторые из них, например Psychrobacter , были найдены только на территории Антарктического континента.
Таким образом, несмотря на суровые климатические условия, на территории антарктического континента могут формироваться различные микробные сообщества. Некоторые сообщества микроорганизмов Антарктиды, населяющие почвы, морские или пресные водоемы, достаточно подробно изучены, в то время как другие, например, экосистемы поверхностных снегов или ледниковой толщи, остаются малоизученными. Немногочисленные исследования микроорганизмов снежных экосистем в основном касались снегов центральных районов Антарктиды и были выполнены на недостаточно высоком методологическом уровне. В то же время, до сих пор практически ничего не известно о микробном разнообразии поверхностных снегов прибрежной части антарктического континента. С появлением методов секвенирования нового поколения появилась возможность провести комплексные исследования таксономического состава и функционального потенциала сообществ снежных микроорганизмов Антарктиды, результаты которых представлены в настоящей работе.
