Гидрогеногенные карбоксидотрофные прокариоты в горячих источниках Камчатки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.07, кандидат биологических наук Слепова, Татьяна Вячеславовна

• Слепова, Татьяна Вячеславовна
• кандидат биологических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Слепова, Татьяна Вячеславовна

ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Глава 1. Разнообразие и распространение гидрогеногенных карбоксидотрофных прокариот

Глава 2. СО-дегидрогеназа - ключевой фермент окисления СО

2.1. Окисление СО гидрогеногенными карбоксидотрофными прокариотами

Глава 3. Трансформация СО в природных местах обитания термофильных прокариот

3.1. Природные места обитания термофильных прокариот

3.2. Источники СО в гидротермах

3.3. Использование СО микроорганизмами, обитающими в горячих источниках

Глава 4. Камчатка - полигон исследования трансформации СО термофильными микробными сообществами

Глава 5. Использование термофильных гидрогеногенных карбоксидотрофных прокариот

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Глава 1. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Места отбора проб

1.2. Отбор проб

1.3. Объекты исследований

1.4. Определение концентрации растворенного в источнике СО

1.5. Исследование условий трансформации СО культуральными методами

1.6. Влияние концентрации СО на скорость его анаэробной трансформации микробными сообществами горячих источников

1.7. Оценка потенциальной активности и определение основных продуктов анаэробной термофильной трансформации СО радиоизотопными методами

1.7.1. Постановка радиоизотопных опытов

1.7.2. Определение радиоактивности продуктов трансформации СО

1.8. Получение и филогенетический анализ первичных накопительных культур анаэробных карбоксидотрофных прокариот

1.9. Культивирование накопительных и чистых культур анаэробных термофильных СО-трофных прокариот

1.9.1. Приготовление сред для термофильных анаэробов

1.9.2. Субстраты и акцепторы роста

1.9.3. Методика приготовления твердых сред

1.10. Подсчет численности термофильных прокариот в микробных сообществах горячих источников

1.11. Выделение чистых культур

1.12. Исследование морфологии и тонкого строения клеток

1.12.1. Световая микроскопия

1.12.2. Трансмиссионная электронная микроскопия

1.13. Характеристики микробного роста

1.13.1. Прямой подсчет клеток

1.13.2. Определение термостабильности спор

1.13.3. Определение продуктов метаболизма

1.14. Проверка устойчивости прокариот к антибиотикам

1.15. Массовое культивирование

1.16. Геносистематические выводы

1.16.1. Выделение ДНК

1.16.2. Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1.16.3. Денатурирующий градиентный гель-электрофорез (ДГГЭ)

1.16.4. Секвенирование ПЦР-фрагментов

1.16.5. Филогенетический анализ исследуемых последовательностей

1.16.6. Определение суммарного содержания гуанина и цитозина в ДНК

1.16.7. ДНК-ДНК гибридизация

Глава 2. РЕЗУЛЬТАТЫ

2.1. Определение концентрации растворенного в источнике СО

2.2. Трансформация СО термофильными анаэробными микробными сообществами горячих источников

2.2.1. Исследование физико-химических параметров горячих источников, в которых присутствуют СО-трофные прокариоты

2.2.2. Влияние концентрации СО на скорость его анаэробной трансформации микробными сообществами горячих источников

2.2.3. Исследование трансформации СО радиоизотопными методами

2.3. Определение численности анаэробных термофильных карбоксидотрофных прокариот в микробных сообществах горячих источников

2.4. Филогенетический анализ микробных популяций первичных карбоксидотрофных накопительных культур методом ПЦР-ДГГЭ

2.5. Выделение и описание новых анаэробных термофильных гидрогеногенных карбоксидотрофных прокариот

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гидрогеногенные карбоксидотрофные прокариоты в горячих источниках Камчатки»

Природными местами обитания термофильных прокариот являются горячие источники и почвы районов современной вулканической активности или рифтовой зоны. Разнообразие условий в гидротермальных местах обитания (различных значений рН, температуры, окислительно-восстановительного потенциала, концентраций растворенных веществ, газового и минерального состава) позволяет развиваться генетически и метаболически разнообразным прокариотам. С вулканическими эксгаляциями в источники поступают восстановленные соединения, используемыми литотрофными прокариотами в качестве доноров электронов. Анаэробные термофильные литотрофные прокариоты г метанобразующие, ацетогенные, серо-, сульфат-, железо(Ш)- и нитрат-восстанавливающие микроорганизмы - для восстановления различных неорганических акцепторов используют водород (Бонч-Осмоловская и др., 1999; Spear et al., 2005). Однако не только водород может являться субстратом для анаэробных литотрофов. Оксид углерода (СО), являясь постоянным компонентом вулканических газов, также может служить субстратом для анаэробных прокариот.

Известно, что среди термофильных анаэробов СО могут использовать для роста некоторые метаногены, ацетогены, сульфатредуцирующие и железоредуцирующие прокариоты, а также большая группа гидрогеногенных карбоксидотрофов, обнаруженных в различных наземных и морских гидротермах по всему миру. Однако, несмотря на большое разнообразие анаэробных термофилов, способных к хемолитотрофному росту на СО, к началу нашей работы не было известно, идет ли в горячих источниках микробное потребление СО. Не было известно также, микроорганизмы каких физиологических групп участвуют в трансформации СО в анаэробной зоне гидротерм, и какова роль гидрогеногенных СО-трофов в ней.

Вулканические места обитания традиционно ассоциируются с представлением о геологических событиях, происходивших на нашей планете около 4 млрд. лет назад, и поэтому микробные сообщества гидротерм рассматривают как аналоги древнейших биоценозов (Заварзин, 1984; Stetter, 2006). Есть мнение, что первыми организмами были хемолитоавтотрофные анаэробные прокариоты, фиксирующие углерод по ацетил-КоА пути (Martin, Russell, 2003), одним из ключевых ферментов которого является СО-дегидрогеназа. Предполагается, что древние автотрофы использовали в качестве доноров электронов, в основном, СО и Нг (Brock, 1989). Если такой сценарий верен, то использование прокариотами оксида углерода является одним из древнейших метаболических процессов, сохранившихся до наших дней (Ragsdale, 2004; Wachtershauser, 2007). Поэтому исследование группы термофильных СО-трофных прокариот, а также процесса анаэробной трансформации СО микробными сообществами горячих источников представляется очень актуальным.

Цели и задачи исследования

Целью работы было исследование микробной трансформации СО на примере микробных сообществ горячих источников Камчатки и характеристика разнообразия участвующих в ней термофильных гидрогеногенных карбоксидотрофных прокариот.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1) определение активности и основных продуктов трансформации СО чистыми культурами и микробными сообществами карбоксидотрофных термофильных прокариот;

2) определение численности анаэробных карбоксидотрофных прокариот в микробных сообществах горячих источников;

3) выявление возможных агентов трансформации СО в микробных сообществах горячих источников при помощи методов молекулярной экологии;

4) выделение и характеристика новых анаэробных термофильных гидрогеногенных карбоксидотрофов.

Научная новизна и практическая значимость работы

Впервые с помощью радиоизотопного и хроматографического методов показана высокая активность микробной СО трансформации в термальных местообитаниях. Определены основные продукты микробной трансформации СО. Для количественного разделения продуктов трансформации СО чистыми культурами карбоксидотрофных термофилов и термофильными микробными сообществами разработан радиоизотопный метод.

Выделены, частично или полностью охарактеризованы новые термофильные анаэробные гидрогеногенные карбоксидотрофные прокариоты. Выделен новый вид гипертермофильных архей 'Thermofilum carboxydotrophus' sp. nov.; новые виды термофильных бактерий 'Dyctioglomus carboxydivorans' sp. nov., 'Carboxydothermus siderophilus' sp. nov., Carboxydocella sporoproducens sp. nov., а также четыре новых штамма рода Carboxydocella. Показано широкое распространение представителей p. Carboxydocella в горячих источниках Камчатки. Полученные результаты расширяют филогенетические и фенотипические границы группы термофильных анаэробных гидрогеногенных карбоксидотрофных прокариот.

Создана коллекция новых термофильных гидрогеногенных карбоксидотрофных прокариот, которая может быть использована в водородной энергетике, очистке сточных вод, а также как потенциальный источник термостабильных ферментов.

Апробация работы

Материалы диссертации были представлены на международных конференциях "Extremophiles 2004", "Thermophiles 2005", "Biodiversity, molecular biology and biogeochemistiy of thermophiles 2005", "The 11th International Symposium on Microbial Ecology - 2006", "Extremophiles 2006", "Thermophiles 2007", "The 18th International Symposium on Environmental Biogeochemistry - 2007" и Всероссийской молодежной школе-конференции «Актуальные аспекты современной микробиологии - 2005».

Публикации

Материалы диссертации содержатся в 11 печатных работах: 3 экспериментальных статьях и 8 тезисах конференций.

Место проведения работы

Основная работа выполнялась в лаборатории гипертермофильных микробных сообществ Института микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН (ИНМИ РАН).

Радиоизотопные исследования проводились в лаборатории микробиологии и биогеохимии водоемов ИНМИ РАН. Секвенирование последовательностей 16S рДНК чистых и накопительных культур выполнялось в Центре Биоинженерии РАН. Электронную микроскопию чистых культур выполняли в ИНМИ РАН и МГУ имени М.В. Ломоносова.

Работа выполнена при поддержке программам Президиума РАН «Молекулярная и клеточная биология», «Физико-химическая биология» и «Происхождение и эволюция биосферы», грантов РФФИ № 04-04-58742, 05-04-49311, 06-04-58748, 06-04-49045, 07-0408504, ФЦНТП «Исследование и разработка приоритетных направлений развития науки и техники».

Благодарности

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю к.б.н. Т.Г. Соколовой за постоянное внимание и большую помощь в работе и обсуждении результатов.

Автор приносит искреннюю благодарность сотрудникам лаборатории гипертермофильных микробных сообществ к.б.н. Г.Б. Слободкиной, к.б.н. Н.А. Черных, к.б.н. А.А. Переваловой, к.б.н. С.Н. Гаврилову, к.б.н. И.В. Кубланову за помощь и участие в работе, а также всем сотрудникам и аспирантам лаборатории за содействие и поддержку. Отдельную благодарность автор выражает зав. лаб., д.б.н. Е.А. Бонч-Осмоловской и к.б.н. А.В. Лебединскому за практическую помощь, постоянное внимание и ценные советы на всех этапах выполнения работы.

Искренняя благодарность всем коллегам, принимавшим участие в различных этапах работы: д.б.н. Н.В. Пименову, к.б.н. И.И. Русанову, к.б.н. Л.Е. Дулову, к.б.н. A.M. Лысенко, к.б.н. Т.П. Туровой, , к.б.н. Н.А. Кострикиной (Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН); к.б.н. Т.В. Колгановой (Центр Биоинженерии РАН); д.г.-м.н. Карпову Г.А. (Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН); д.б.н. Камзолкиной О.В. (МГУ им. М.В. Ломоносова).

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

Экспериментальные статьи

1. Слепова Т.В. Русанов И.И., Соколова Т.Г., Бонч-Осмоловская Е.А. и Пименов Н.В. (2007) Радиоиозотопное измерение интенсивности трансформации СО анаэробными термофильными прокариотами. Микробиология. 76(5), 594-601.

2. Slepova T.V. Sokolova T.G., Lysenko A.M., Tourova T.P., Kolganova T.V., Kamzolkina O.V., Karpov G.A. and Bonch-Osmolovskaya E.A. (2006) Carboxydocella sporoproducens sp. nov., a novel anaerobic CO-utilizing/H2-producing thermophilic bacterium from a Kamchatka hot spring. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 56, 797-800.

3. Slepova T.V. Sokolova T.G., Kolganova T.V., Tourova T.P. and Bonch-Osmolovskaya E.A. Carboxydothermus siderophilus sp. nov., a novel thermophilic hydrogenogenic carboxydotrophic dissimilatory Fe(III)-reducing bacterium from Kamchatka hot spring. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. In press.

Тезисы конференций

1. Слепова T.B., Колганова Т.В. и Соколова Т.Г. Распространение анаэробных термофильных СО-окисляющих/Нг-образующих микроорганизмов в наземных горячих источниках Долины Гейзеров и Кальдеры Узон, Камчатка, Россия. Молодежная школа-конференция "Актуальные аспекты современной микробиологии", Ноябрь 2005, Москва, Россия.

2. Slepova T.V. Subbotina I.V., Chernyh N.A., Tourova T.P., Kostrikina N.A., Sokolova T.G. Carboxydocella sporoforma sp. nov., a novel anaerobic, thermophilic, CO-utilizing hydrogenogenic bacterium from a Kamchatka hot spring. International conference "Extremophiles", September 2004, Baltimore, USA. Abstract 187.

3. Slepova T.V. Sokolova T.G., Kolganova T.V. and Bonch-Osmolovskaya E.A. Anaerobic thermophilic CO-utilizing hydrogenogenic microorganisms from terrestrial hot springs of

Geyser Valley and Uzon Caldera, Kamchatka, Russia. International workshop "Biodiversity, molecular biology and biogeochemistry of thermophiles", August 2005, Petropavlovsk-Kamchatky, Russia.

4. Slepova Т. Sokolova T. and Kolganova T. Anaerobic thermophilic CO-utilizing hydrogenogenic microorganisms from terrestrial hot springs of Geyser valley and Uzon caldera, Kamchatka, Russia. International conference "Thermophiles", September 2005, Cold Coast, Australia. Abstract P45.

5. Slepova T.V. Sokolova T.G., Kolganova T.V., Pimenov N.V., Rusanov I.I. and Bonch-Osmolovskaya E.A. Hydrogenogenic СО-oxidizing prokaryotes in microbial communities of Kamchatka hot environments. 11th International Symposium on Microbial Ecology, August 2006, Vienna, Austria. Abstract 374.

6. Slepova T.V. Sokolova T.G., Kolganova T.V., Tourova T.P., Kostrikina N.A., Bonch-Osmolovskaya E.A. A novel thermophilic hydrogenogenic СО-oxidizing Fe(III)-reducing bacterium. International conference "Extremophiles", September 2006, Brest, France. Abstract P032.

7. Slepova Т., Sokolova Т., Rusanov I., Pimenov N., Lebedinsky A., Kolganova Т., Kostrikina N., Bonch-Osmolovskaya E. CO transformation by anaerobic microbial communities of Kamchatka hot springs. International conference "Thermophiles", September 2007, Bergen, Norway. Abstract L9.

8. Pimenov N.V., Т. V. Slepova. T. G. Sokolova, I. I. Rusanov, and E. A. Bonch-Osmolovskaya. Microbial activity in Uzon Caldera (Kamchatka) hot springs. 18th International Symposium on Environmental Biogeochemistry, November 2007, Taupo, New Zealand. Abstract G-9.

Заключение диссертации по теме «Микробиология», Слепова, Татьяна Вячеславовна

120 ВЫВОДЫ

1. Установлено, что в горячих источниках кальдеры Узон при температуре 60-90°С и нейтральных значениях рН идет активное окисление СО до С02.

2. Анаэробные карбоксидотрофы присутствуют в источниках Камчатки с температурами 50-94°С и рН 5.0-8.5, где их численность составляет до 1% от общей численности микроорганизмов.

3. Снижение концентрации СО в газовой фазе при культивировании увеличивает разнообразие выделяемых термофильных прокариот, способных к его гидрогеногенному окислению.

4. Обнаружено высокое филогенетическое разнообразие гидрогеногенных карбоксидотрофных прокариот в наземных горячих источниках Камчатки: среди архей

- представители филогенетических типов Crenarchaeota и Euryarchaeota, среди бактерий

- представители типов Firmicutes, Dictyoglomi и Thermus-Deinococcus.

5. Выделены новые гидрогеногенные карбоксидотрофные прокариоты: Carboxydocella sporoproducens sp. nov. - первый спорообразующий представитель этой группы; 'Carboxydothermus siderophilus' sp. nov. - облигатно зависящий от Fe(III); 'Dictyoglomus carboxydivorans' sp. nov. - первый литотрофный и карбоксидотрофный представитель типа Dictyoglomi; 'Thermofilum carboxydotrophus' sp. nov. - первый карбоксидотрофный представитель типа Crenarchaeota.

6. Показано широкое распространение представителей гидрогеногенного карбоксидотрофного рода Carboxydocella в источниках Камчатки с температурами 50-70°С и значениях рН, близких к нейтральному.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Используя разнообразие горячих источников Камчатки, мы предприняли комплексное исследование микробной СО трансформации. Для детального анализа были выбраны три нейтральных источника с температурами, соответствующими оптимумам роста умерено термофильных (60°С), экстремально (70-80°С) и гипертермофильных (90°С) прокариот. Выбранные значения рН (6.0-7.0) соответствовали оптимумам развития большинства выделенных на данный момент карбоксидотрофных термофилов. Были исследованы источники, в которых присутствовали циано-бактериальные маты (ист. Заварзина), и источники, где не было обрастаний, осуществляющих фотосинтетическую продукцию органического вещества (источники «Оранжевый нейтральный», «Трещинный» и «Бурлящий»). Проведенные исследования показали присутствие во всех источниках окиси углерода.

Хроматографические и радиоизотопные исследования показали, что в горячих источниках происходит активная трансформация СО микробными сообществами. Основным продуктом микробной СО трансформации является СОг. Незначительное образование других продуктов трансформации является прямым или косвенным указанием на то, что за трансформацию СО в горячих источниках кальдеры Узон ответственны отличные от метаногенов и ацетогенов микроорганизмы. Как было показано, в источниках присутствуют, наряду с анаэробными, и аэробные прокариоты, окисляющие СО.

При помощи культуральных методов были определены физико-химические условия функционирования СО-трофов в микробных сообществах горячих источников Камчатки. Прокариоты, способные активно метаболизировать СО, обнаруживаются в местах обитания с диапазоном температур и рН от 50 до 94°С и от 5.0 до 8.5, соответственно. Было показано, что численность анаэробных карбоксидотрофных прокариот в источниках может достигать значительных величин - до 106 клеток/мл, что составляет около 1% от всей численности микроорганизмов в сообществах этих источников. В источнике «Трещинный» (80°С), где была показана самая высокая микробная активность СО трансформации, не было отмечено значительного присутствия анаэробных СО-трофов, способных расти на минеральной среде со 100% СО в газовой фазе. Однако из этого источника удалось впоследствии выделить чистую культуру СО-трофного микроорганизма. Новый вид 'Dictyoglomus carboxydivorans' был способен хемолитотрофно расти на СО с образованием равных количеств Н2 и С02, но при концентрациях СО в газовой фазе, не превышающих 15%. Таким образом, истинная численность микроорганизмов, окисляющие СО, может оказаться выше за счет видов, чувствительных к его высоким концентрациям.

В другом подробно исследованном источнике Заварзина (60°С) удалось показать активный процесс микробной трансформации СО, высокую численность анаэробных СО-трофных прокариот (106 клеток/мл осадка), а также выделить термофильную бактерию, осуществляющую этот процесс. Ей оказался представитель рода Carboxydocella (штамм 1244), растущий хемолитоавтотрофно в присутствии 100% СО в газовой фазе, с образованием равных количеств Н2 и С02. На момент начала работы этот род состоял из одного представителя, С. thermautotrophica, выделенного из горячего источника Долины гейзеров. В ходе работы было показано широкое распространение фенотипически сходных представителей рода Carboxydocella в источниках Камчатки с температурами от 50 до 70°С и значениях рН, близких к нейтральному.

Из горячего источника Долины гейзеров выделен новый вид гидрогеногенной карбоксидотрофной бактерии p. Carboxydothermus, 'С. siderophilus', способный к литотрофной железоредукции.

В самом горячем источнике «Бурлящий» (90°С), где также была показана активная микробная трансформации СО и высокая численность анаэробных СО-трофов, с помощью молекулярных методов удалось выявить возможных агентов трансформации СО - архей рода Thermococcus и бактерий рода Meiothermus. Представители рода Thermococcus широко распространены в морских гидротермах, однако известны два вида, обитающие в наземных пресных источниках Новой Зеландии.

Другим организмом, способным проводить процесс трансформации СО при температуре выше 90°С, оказался новый архейный вид 'Thermofilum carboxydotrophus', также образующий только Нг и СОг при росте на СО. Данный изолят обладает наиболее высоким температурным оптимумом роста для карбоксидотрофных прокариот (92°С) и является первым представителем типа Crenarchaeota, способным расти за счет окисления СО.

Таким образом, несмотря на низкие концентрации растворенной в горячих источниках СО, результаты свидетельствуют о наличии активной популяции СО-трофных прокариот и активной трансформации СО в гидротермах Камчатки. В ходе работы было показано широкое распространение в гидротермах Камчатки, а также фенотипическое и филогенетическое разнообразие группы гидрогеногенных карбоксидотрофных прокариот, которая может играть важную, если не основную роль в трансформации СО.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Слепова, Татьяна Вячеславовна, 2008 год

1. Басков Е.А., Суриков С.Н. (1989) Гидротермы Земли. JL: Недра.

2. Беляев С.С., Лауринавичус К.С., Иванов М.В. (1975) Определение интенсивности процесса микробиологического окисления метана с использованием 14СН4. Микробиология, Т. 44(3). С. 542-545.

3. Большаков A.M., Егоров А.В. (1987) Об использовании методики фазово-равновесной дегазации при газометрических исследованиях. Океанология. Т. 27(5). С.861-862.

4. Бонч-Осмоловская Е.А., Горленко В.М., Карпов Г.А., Старынин Д.А. (1987) Анаэробная деструкция органического вещества в цианобактериальных матах источника Термофильного. Микробиология. Т. 56. С. 1022-1028.

5. Бонч-Осмоловская Е.А., Светличный В.А. (1989) Экстремально термофильные сероредуцирующие архебактерии. Архебактерии. Пущино.

6. Буккель В. (2005) Анаэробный энергетический метаболизм. В кн.: Й. Ленгелер, Г. Дрейвс, Г. Шлегель (ред.), Современная микробиология: Прокариоты. Т. 1. М.: Мир.

7. Гальченко В,Ф. (1994) Сульфатредукция, метанообразование и метаноокисление в различных водоемах оазиса Бангер Хиллс, Антарктида. Микробиология. Т. 63(4). С. 683-698.

8. Дедыш С.Н., Паников Н.С. (1997) Влияние концентрации метана на скорость его бактериального окисления в сфагновом торфе. Микробиология. Т. 66(4). С. 563-568.

9. Заварзин Г.А. (1978) Водородные бактерии и карбоксидобактерии. М.: Наука.

10. Заварзин Г.А. (1984) Бактерии и состав атмосферы. М.: Наука.

11. Заварзин Г.А., Карпов Г.А., Горленко В.М., Головачева Р.С., Герасименко Л.М., Бонч-Осмоловская Е.А., Орлеанский В.К. (1989) Кальдерные микроорганизмы. М.: Наука.

12. Кевбрин В.В., Заварзин Г.А. (1992) Влияние соединений серы на рост галофильной гомоацетатной бактерии Acetohalobium arabaticum. Микробиология. Т. 61(5). С. 812817.

13. Короновский Н.В., Якушева А.Ф. (1991) Основы геологии. М.: Высшая школа.

14. Меняйлов И.А., Никитина Л.П., Шапарь В.Н. (1984) Геохимические особенности эксгаляций Большого трещинного Толбачинского извержения. М.: Наука.

15. Милановский Е.Е. (1976) Рифтовые зоны континентов. М.: Недра.

16. Ножевникова А.Н., Юрганов Л.Н. (1979) Цикл атмосферной окиси углерода и использование ее бактериями. В кн.: Роль микроорганизмов в круговороте газов в природе. М.: Наука.

17. Пушева М.А., Соколова Т.Г. (1995) Распределение активностей СО-дегидрогеназы при СО-зависимом и пируватзависимом росте анаэробной термофильной карбоксидотрофной бактерии Carboxydothermus hydrogenoformans. Микробиология. Т. 64(5). С. 581-586.

18. Резников А.А., Муликовская Е.П., Соколов И.Ю. (1970) Методы анализа природных проб. М.: Недра.

19. Светличный В.А., Светличная Т.П. (1988) Dictyoglomus turgidus sp. nov. новая экстремально термофильная эубактерия, выделенная из горячих источников Кальдеры вулкана Узон. Микробиология. Т. 57. С. 435-441.

20. Светличный В.А., Соколова Т.Г., Герхард М., Заварзин Г.А. (1990) Новая группа анаэробных термофильных карбоксидотрофных бактерий, выделяющих водород. Докл. АН СССР. Т. 314. С. 742-744.

21. Светличный В.А., Соколова Т.Г., Кострикина Н.А., Лысенко A.M. (1994) Carboxydothermus restrictus sp. nov. новая термофильная анаэробная карбоксидотрофная бактерия. Микробиология. Т. 63. С. 523-528.

22. Справочник химика (1964) Б.П. Никольский и др. (ред.), Второе издание, Т. 3, Химическое равновесие и кинетика. М.: Химия.

23. Федотов С.А. (1991) О механизме вулканической деятельности на Камчатке, Курило-Камчатской дуге и в сходных структурах, с. 18-35. В кн.: Действующие вулканы Камчатки. Т.1. М.: Найка.

24. Шарп Д., Госни И., Роули А. (1993) Практикум по органической химии. М.: Мир.

25. Amend J.P., Shock E.L. (2001) Energetic of overall metabolic reactions of thermophilic and hyperthermophilic Archaea and Bacteria. FEMS Microbiol. Rev. V. 25. P. 175-243.

26. Auchtung T.A., Takas-Vesbach C.D., Cavanaugh C.M. (2006) 16S rRNA phylogenetic investigation of the candidate division "Korarchaeota". Appl. Environ. Microbiol. V. 72. P. 5077-5082.

27. Balk M., van Gelder Т., Weelink S.A., Stams A.J.M. (2008) (Per)chlorate reduction by the thermophilic bacterium Moorella perchloratireducens sp. nov., isolated from underground gas storage. Appl. Environ. Microbiol. V. 74. P. 403-409.

28. Barns S.M., Fundyga R.E., Jeffries M.W., Pace N.R. (1994) Remarkable archaeal diversity detected in a Yellowstone National Park hot spring environment. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. V. 91. P. 1609-1613.

29. Barns S.M., Delwiche C.F., Palmer J.D., Pace N.R. (1996) Perspectives on archaeal diversity, thermophily, and monophyly from environmental rRNA sequences. PNAS USA. V. 93. P. 9188-9193.

30. Bazhenova O.K., Arefiev O.A., Frolov E.B. (1998) Oil of the volcano Uzon caldera, Kamchatka. Organic Geochemistry. V. 29. P. 421-428.

31. Bell J.M., Falconer C., Colby J., Williams E. (1987) CO metabolism by a thermophilic actinomycete, Streptomyces strain G26. J. Gen. Microbiol. V. 133. P. 3445-3456.

32. Bender M., Conrad R. (1992) Kinetics of CH4 oxidation in oxic soils exposed to embient air or high CH4 mixing ratios. FEMS Microbiol. Ecol. V. 101. P. 261-270.

33. Benstead J., King G.M., Williams H.G. (1998) Methanol promotes atmospheric methane oxidation by methanotrophic cultures and soils. Appl. Environ. Microbiol. V. 64. P. 10911098.

34. Birnboim H.C., Doly J. (1979) A rapid alkaline extraction procedure for screening recombinant plasmid DNA. Nucleic. Acids Res. V. 7(6). P. 1513-1523.

35. Bonjour F., Graber A., Aragno M. (1988) Isolation of aerobic autotroph from geothermal and nongeothermal environments. Microb. Ecol. V. 16. P. 331-338.

36. Brock T.D. (1989) Evolutionary relationships of the autotrophic bacteria, p. 499-512. In H.G. Schlegel, and B. Bowien (eds.), Autotrophic bacteria. Science Tech Publishers, Madison, WI.

37. Champine J.F., Uffen R.I. (1987) Regulation of anaerobic carbon monoxide oxidation activity in Rhodocyclis gelatinosus. FEMS Microbiol. V. 44. P. 307-311.

38. Cole J. R., Chai В., Farris R.J., Wang Q., Kulam S.A., McGarrell D.M., Garrity G.M., Tiedje J.M. (2005) The Ribosomal Database Project (RDP-II): sequences and tools for high-throughput rRNA analysis. Nucleic Acids Res. V. 33. Database issue. D294-D296.

39. Conrad R., Meyer O., Seiler W.G. (1981) Role of carboxy do bacteria in consumption of atmospheric carbon monoxide by soil. Appl. Environ. Microbiol. V. 42. P. 211-215.

40. Conrad R., Thauer R.K. (1983) Carbon monoxide production by Methanobacterium thermoautotrophicum. FEMS Microbiol. Lett. V. 20. P. 229-232.

41. Daniels L., Fuchs G., Thauer R.K., Zeikus J.G. (1977) Carbon monoxide oxidation by methanogenic bacteria. J. Bacteriol. V. 132. P. 118-126.

42. Dashekvicz M.P., Uffen R.L. (1979) Identification of a carbon monoxide-metabolizing bacterium as a strain of Rhodopseudomonas gelatinosa (Molisch) van Niel. Int. J. Syst. Bacteriol. V.29. P. 145-148.

43. Davidova M.N., Tarasova N.B., Mukhitova F.K., Karpilova I.U. (1994) Carbon monoxide in metabolism of anaerobic bacteria. Can. J. Microbiol. V. 40. P. 417-425.

44. De Lay J., Cattoir H., Reynaerts A. (1970) The quantities measurements of DNA hybridization from renaturation rates. Eur. Biochem. V. 12. P. 133-142.

45. Diekert G., Thauer R.K. (1978) Carbon monoxide oxidation by Clostridium thermoaceticum and Clostridium formicoaceticum. J. Bacteriol. V. 136. P. 597-606.

46. Diekert G., Hansch M., Conrad R. (1984) Acetate synthesis from 2 CO2 in acetogenic bacteria: is carbon monoxide an intermediate? Arch. Microbiol. V. 138. P. 224-228.

47. Dobbek H., Svetlichny V., Gremer L., Huber R., Meyer O. (2001) Crystal structure of the carbon monoxide dehydrogenase reveals a Ni-4Fe-5S. cluster. Science. V. 293(5533). P. 1281-1285.

48. Dunfield P.F., Conrad R. (2000) Starvation alters the apparent half-saturation constant methane in the type II methanotroph Methylocystis strain LR1. Appl. Environ. Microbiol. V. 66. P.4136-4138.

49. Felsenstein J. (1981) Evolutionary trees from DNA sequences: a maximum likelihood approach. J. Mol. Evol. V. 17(6). P. 368-376.

50. Felsenstein J. (1989) PHYLIP Phylogenetic Inference Package version 3.2. Cladistics. V. 5. P. 164-166.

51. Fitch W. M., Margoliash E. (1967) Construction of phylogenetic trees. Science. V. 155. P. 279-284.

52. Fitch W. M. (1971) Toward defining the course of evolution: minimum change for a specified tree topology. Systematic Zoology. V. 20. P. 406-416.

53. Fox J.D., He Y., Shelver D., Roberts G.P., Ludden P.W. (1996) Characterization of the region encoding the СО-induced hydrogenase of Rhodospirillum rubrum. J. Bacteriol. V. 178. P. 6200-6208.

54. Gadkari D., Schricker K., Acker G., Kroppensetdt R.M., Meyer O. (1990) Streptomyces thermoautotrophicus sp. nov., a thermophilic CO- and H2- oxidizing obligate chemolithotroph. Appl. Environ. Microbiol. V. 56. P. 3727-3734.

55. Gonzalez J.M., Sheckells D., Viebahn M., Krupatkina D., Borges K.M., Robb F.T. (1999) Thermococcus waiotapuensis sp. nov., an extremely thermophilic archaeon isolated from a freshwater hot spring. Arch. Microbiol. V. 172. P. 95-101.

56. Grahame D.A., Gencic S., DeMoll E. (2005) A single operon-encoded form of the acetyl-CoA decarbonylase/synthase multienzyme complex responsible for synthesis and cleavage of acetyl-CoA in Methanosarcina thermophila. Arch. Microbiol. V. 184. P. 32-40.

57. Hardy K.R., King G.M. (2001) Enrichment of high-affinity CO oxidizers in Maine forest soils. Appl. Environ. Microbiol. V. 67. P. 3671-3676.

58. Hellebrand H.J., Schade G.W. (2008) Carbon monoxide from composting due to thermal oxidation of biomass. J. Environ. Qual. V. 37. P. 592-598.

59. Henstra A.M., Stams J.M. (2004) Novel physiological features of Carboxydothermus hydrogenoformans and Thermoterrabacterium ferrireducens. Appl. Environ. Microbiol. V. 70. P. 7236-7240.

60. Henstra A.M. (2006) CO metabolism of Carboxydothermus hydrogenoformans and Archaeoglobus fulgidus. The PhD Thesis Wageningen University, Wageningen, the Netherlands, ISBN: 90-8504-408-1.

61. Henstra A.M., Dijkema C., Stams A.J.M. (2007a) Archaeoglobus fulgidus couples CO oxidation with sulfate reduction and acetogenesis with transient formate accumulation. Environ. Microbiol. V. 9(7). P. 1836-1841.

62. Henstra A.M., Sipma J., Rinzema A., Stams A.J. (2007b) Microbiology of synthesis gas fermentation fro biofuel production. Curr. Opin. Biotechnol. V. 18. P. 200-206.

63. Hochstein M.P., Browne P.R.L. (2000) Surface manifestations of geothermal systems with volcanic heat sources, p. 835-855. In Encyclopedia of volcanoes. Academic Press, London.

64. Hoehler T.M., Bebout В. M., Marais J.D. (2001) The role of microbial mats in the production of reduced gases on the early Earth. Nature. V. 412. P. 324-327.

65. Huber H., Huber G., Stetter K.O. (1985) A modified DAPI fluorescence staining procedure suitable for the visualization of lithotrophic bacteria. Syst. Appl. Microbiol. V. 6. P. 105106.

66. Hugenholtz P., Pitulle C., Hershberger K.L., Pace N.R. (1998) Novel division level bacterial diversity in a Yellowstone hot spring. J. Bacteriol. V. 180. P. 366-376.

67. Jensen A., Finster K. (2006) Isolation and characterization of Sulfurospirillum carboxydovorans sp. nov., a new microaerophilic carbon monoxide oxidizing epsilon Proteobacterium. Antonie van Leeuwenhoek. V. 87. P. 339-353.

68. Jeoung J.H., Dobbek H. (2007) Carbon dioxide activation at the Ni,Fe-cluster of anaerobic carbon monoxide dehydrogenase. Science. V. 318. P. 1461-1464.

69. Jung G.Y., Jung H.O., Kirn J.R., Ahn Y., Park S. (1999a) Isolation and characterization of Rhodopseudomonas palustris P4 which utilizes CO with the production of Нг- Biotechnol. Lett. V.21.P. 525-529.

70. Jung G.Y., Kim J.R., Jung H.O., Park J-Y., Park S. (1999b) A new chemoheterotrophic bacterium catalyzing water-gas shift reaction. Biotechnology Letters. V. 21. P. 869-873.

71. Karnovsky M.J. (1965) A formaldehyde-glutaraldehyde fixative of high osmolality for use in electron microscopy. J. Cell. Biol. V. 27. P. 137A-138A.

72. Karpov G.A., Naboko S.I. (1990) Metal contents of recent thermal waters, mineral precipitates and hydrothermal alteration in active geothermal fields, Kamchatka. J. Geochem. Explor. V. 36. P. 57-71.

73. Kerby R.L., Ludden P.W., Roberts G.P. (1995) Carbon monoxide-dependent growth of Rhodospirillum rubrum. J. Bacteriol. V. 177. P. 2241-2244.

74. King G.M., Weber C.F. (2007) Distribution, diversity and ecology of aerobic CO-oxidizing bacteria. Nat. Rev. Microbiol. V. 5. P. 107-118.

75. Kim S.B., Goodfellow M. (2002) Streptomyces thermospinisporus sp. nov., a moderately thermophilic carboxydotrophic streptomycete isolated from soil. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. V. 52. P. 1225-1228.

76. Kimura H., Sugihara M., Kato K., Hanada S. (2006) Selective phylogenetic analysis targeted at 16S rRNA genes of thermophiles and hyperthermophiles in deep-subsurface geothermal environments. Appl. Environ. Microbiol. V. 72. P.21-27.

77. Klages K.U., Morgan H.W. (1994) Characterization of an extremely thermophilic sulfur-metabolizing archaebacterium belonging to the Thermococcales. Arch. Microbiol. V. 152. P. 261-266.

78. Lane D.J. (1991) 16S/23S rRNA sequencing, p. 115-175. In E. Stackebrandt, and M. Goodfellow (ed.), Nucleic acid techniques in bacterial systematics. John Wiley & Sons, Inc., New York, NY.

79. Lilley M.D., de Angelis M.A., Gordon L.I. (1982) CH4, H2, CO and N20 in submarine hydrothermal vent waters. Nature. V. 300. P. 48-49.

80. Lovely D.R., Holmes D.E., Nevin K.P. (2004) Dissimilatory Fe(III) and Mn(IV) reduction. Adv. Microb. Physiol. V. 49. P. 219-286.

81. Lupton F.S., Conrad R., Zeikus J.G. (1984) CO metabolism of Desulfovibrio vulgaris strain Madison: physiological function in the absence or presence of exogeneous substrates. FEMS Microbiol. Lett. V. 23. P. 263-268.

82. Lyons C.M., Colby J.P., Williams E. (1984) Isolation and characterization and autotrophic metabolism of a moderately thermophilic carboxydobacterium, Pseudomonas thermocarboxydovorans sp. nov. J. Gen. Microbiol. V. 130. P. 1097-1105.

83. Maness P.-C., Weaver P.F. (1994) Production of poly-3-hydroxyalkanoates from CO andby a novel photosynthetic bacterium. Appl. Biochem. Biophys. V. 45/46. P. 395-406.

84. Maness P.-C., Huang J., Smolinski S., Тек V., Vanzin G. (2005) Energy generation from the CO oxidation-hydrogen production pathway in Rhubrivivax gelatinosa. Appl. Environ. Microbiol. V. 71. P. 2870-2874.

85. Marmur J. (1961) A procedure for the isolation DNA from microorganisms. J. Molecular. Biol. V. 3. P. 208-218.

86. Marmur J., Doty P. (1962) Determination of the base composition of deoxyribonucleic acid from its thermal denaturizing temperature. J. Molec. Biol. V. 5. P. 109-118.

87. Martin W., Russell M.J. (2003) On the origins of cells: a hypothesis for the evolutionary transitions from abiotic geochemistry to chemoautotrophic prokaryotes, and from prokaryotes to nucleated cells. Phil. Trans. R. Soc. Lond. В. V. 358. P. 59-85.

88. Mathis B.J., Marshall C.W., Milliken C.E., Makkar R.S., Creager S.E., May H.D. (2008) Electricity generation by thermophilic microorganisms from marine sediment. Appl. Microbiol. Biothecnol. V. 78(1). P. 147-155.

89. Meyer O., Frunzke K., Gadkari D., Jakobitz S., Hugendieck I., Kraut M. (1990) Utilization of carbon monoxide by aerobes: recent advances. FEMS Microbiol. Lett. V. 87. P. 253-260.

90. Muyzer G. (1998) Structure, function and dynamics of microbial communities: the molecular biological approach, 306, p. 87-117. In G. R. Carvalho (ed.), Advances in molecular ecology. NATO Science Series.

91. Patel B.K., Morgan H.W., Wiegel J., Daniel R.M. (1987) Isolation of an extremely thermophilic chemoorganotrophic anaerobe similar to Dictyoglomus thermophilum from New Zealand hot springs. Arch. Microbiol. V. 147. P. 21-24.

92. Perler F.B., Kumar S., Kong H. (1996) Thermostable DNA polymerases. V. 48. P. 377-435. In F.M. Richards et al. (ed.), Advances in protein chemistry. Academic Press, London.

93. Pfennig N. (1965) Anreicherungskulturen fur rote und griine Schwefelbakterien. Zbl. Bakt. I. Abt. Orig. Supplementheft, V. 1. P. 179-189.

94. Pimenov N.V., Slepova T.V., Sokolova T.G., Rusanov 1.1., Bonch-Osmolovskaya E.A. (2007) Microbial activity in Uzon Caldera (Kamchatka) hot springs. 18th International Symposium on Environmental Biogeochemistry, Taupo, New Zealand. Abstract G-9.

95. Ragsdale S.W. (2004) Life with carbon monoxide. Crit. Rev. Biochem. Molec. Biol. V. 39. P. 165-195.

96. Rainey F.A., da Costa M.S. (2001) Order II. Thermales ord. nov., p. 403. In D. R. Boone, R. W. Castenholz, and G. M. Garrity (ed.), Bergey's manual of systematic bacteriology, 2nd ed., V. 1. Springer, New York, NY.

97. Reynolds E. S. (1963) The use of lead citrate at high pH as electron opagae strain in electron microscopy. J. Cell. Biol. V. 17. P. 208.

98. Reysenbach A.L., Ehringer M., Hershberger K. (2000) Microbial diversity at 83 degrees С in Calcite springs, Yellowstone National Park: another environment where the Aquificalesand 'Korarchaeota'coexist. Extremophiles. V. 4. P. 61-67.

99. Ricchetti M., Buc H. (1993) E. coli DNA polymerase I as a reverse transcriptase. EMBO J. V. 12(2). P. 387-396.

100. Rother M., Oelgeschlager E., Metcalf W.W. (2007) Genetic and proteomic analyses of CO utilization by Methanosarcina acetivorans. Arch. Microbiol. V. 188. P. 463-472.

101. Saiki Т., Kobayashi Y., Kawagoe K., Beppu T. (1985) Dictyoglomus thermophilum gen. nov., sp. nov., a chemoorganotrophic, anaerobic, thermophilic bacterium. Int. J. Syst. Bacteriol. V. 35. P. 253-259.

102. Saitou N., Nei M. (1987) The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. Mol Biol. Evol. V. 4(4). P. 406-425.

103. Sanger F., Nicklen S., Coulson A.R. (1977) DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proc. Natl. Acad. Sci. USA . V. 84. P. 5463-5467.

104. Sato M., Mori Т., Shimoile Y., Nagao K., Notsu K. (2002) Carbon isotope systematic of СОг, CO and CH4 in fumarolic gases from Satsuma-Iwojima volcanic island, Japan. Earth Planets Space. V. 54. P. 257-263.

105. Savage M.D., Wu Z., Daniel S.L., Lundie LL., Drake H.L. (1987) Carbon monoxide dependent chemolithotrophic growth of Clostridium thermoautotrophicum. Appl. Environ. Microbiol. V. 53. P. 1902-1906.

106. Shock E.L., Holland M., Meyer-Dombard d'A., Amend J.P. (2005) Geochemical sources of energy for microbial metabolism in hydrothermal ecosystems: Obsidian Pool, Yellowstone National Park, p. 95-110. In W. Inskeep, and T. McDermott (eds.),

107. Geothermal biology and geochemistry in Yellowstone National Park. Thermal Biology Institute, Montana University, TBI Print & Media.

108. Sipma J., Henstra A.M., Parshina S.N., Lens P.N., Lettinga G., Stams A.J. (2006) Microbial CO conversions with applications in synthesis gas purification and bio-desulfurization. Crit. Rev. Biothechnol. V. 26. V. 41-65.

109. Soboh В., Linder D., Hedderich R. (2002) Purification and catalytic properties of a CO-oxidizing:H2-evolving enzyme complex from Carboxydothermus hydro genofor mans. Eur. J. Biochem. V. 269. P. 5712-5721.

110. Stetter K.O. (2006) Hyperthermophiles in the history of life. Phil. Trans. R. Soc. B. V. 261. P. 1837-1843.

111. Stupperich E., Fuchs G. (1984) Autotrophic synthesis of activated acetic acid from two CO2 in Methanobacterium thermoautotrophicum. Arch. Microbiol. V. 139. P. 14-20.

112. Svetlichny V.A., Sokolova T.G., Gerhardt M., Kostrikina N.A., Zavarzin G.A. (1991a) Anaerobic extremely thermophilic carboxydotrophic bacteria in hydrotherms of Kuril Islands. Microb. Ecol. V. 21. P. 1-10.

113. Svetlichnyi V.A., Peschel C., Acker G., Meyer O. (2001) Two membrane-associated NiFeS-carbon monoxide dehydrogenases from the anaerobic carbon monoxide-utilizing eubacterium Carboxydothermus hydrogenoformans. J. Bacterid. V. 183. P. 5134-5144.

114. Svetlichnyi V.A., Dobbek H., Meyer-Klaucke W., Meins Т., Thiele В., Huber R., Meyer O. (2004) A functional Ni-Ni-4Fe-4S. cluster in the monomeric ,acetyl-CoA synthase from Carboxydothermus hydrogenoformans. PNAS. V. 101. P. 447-451.

115. Symonds R.B., Rose W.I., Bluth G.J.S., Gerlach T.M. (1994) Volcanic-gas studies: methods, results and application. Rev. Mineral. V. 30. P. 1-66.

116. Tenreiro S., Nobre M.F., da Costa M.S. (1995) Thermus silvanus sp. nov. and Thermus chliarophilus sp. nov., two new species related to Thermus rubber but with lower growth temperatures. Int. J. Syst. Bacterid. V. 45. P. 633-639.

117. Thauer R.K., Zinkhan-Moller D., Spormann A.M. (1989) Biochemistry of acetate catabolism in anaerobic chemotrophic bacteria. Ann. Rev. Microbiol. V. 43. P. 43-67.

118. Uffen R.L. (1976) Anaerobic growth of a Rhodopseudomonas species in the dark with carbon monoxide as sole carbon and energy substrate. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. V. 73. P. 3298-3302.

119. Uffen R.L. (1983) Metabolism of carbon monoxide by Rhodopseudomonas gelatinosa'. cell growth and properties of the oxidation system. J. Bacteriol. V. 155. P. 956965.

120. Van de Peer Y., De Wachter R. (1994) TREECON for Windows: a software package for the construction and drawing of evolutionary trees for the Microsoft Windows environment. Comput. Applic. Biosci. V. 10(5). P. 569-570.

121. Wachtershauser G. (2007) On the chemistry and evolution of the pioneer organism. Chemistry & Biodiversity. V. 4. P. 584-602.

122. Woese C.R. (1987) Bacterial evolution. Microbiological reviews. V. 51(2). P. 221271.

123. Wolin E.A., Wolin M.J., Wolfe R.S. (1963) Formation of methane by bacterial extracts. J. Biol. Chem. V. 238. P. 2882-2888.

124. Yagi T. (1958) Enzymatic oxidation of carbon monoxide. Biochem. Biophys. Acta. V. 30. P. 194-195.

125. Zhao W., Romanek S.C., Mills G., Wiegel J., Zhang C.L. (2006) Geochemistry and microbiology of hot springs in Kamchatka, Russia. Geological J. of China Universities. V. 11(2). P. 217-223.