Микроорганизмы вулканогенных многолетнемерзлых отложений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.03, кандидат биологических наук Миронов, Василий Андреевич

• Миронов, Василий Андреевич
• кандидат биологических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Миронов, Василий Андреевич

Оглавление

Список сокращений

Введение

Обзор литературы

Глава 1. Криосфера Земли. Вулканы в криолитозоне

Глава 2. Криобиосфера Земли

2.1 Микроорганизмы в ледниках

2.2 Микроорганизмы в многолетнемёрзлых породах

Глава 3. Микробные сообщества геотермальных экосистем

Глава 4. Первичное заселение вулканических отложений

Глава 5. Геотермальные экосистемы и криобиосфера Земли.

Астробиологический аспект

Глава 6. Объекты и методы исследований

6.1 Характеристика районов исследования

6.1.1 Вулканы полуострова Камчатка

6.1.2 Остров Десепшен, Антарктида

6.2. Характеристика объектов исследования

6.2.1 Мёрзлые отложения вулканов п-ова Камчатка

6.2.2 Мёрзлые вулканические отложения острова Десепшен, Антарктида

6.2.3 Чистые и накопительные культуры микроорганизмов

6.3 Аналитические методы исследования

6.3.1 Измерение содержания метана

6.3.2.Определение содержания углерода

6.3.3 Определение содержания органического углерода

6.3.4 Определение содержания сульфида

6.3.5 Определение содержания Бе2+

6.3.6 Изучение ионного состава водной вытяжки

6.3.7 Мониторинг температуры мёрзлых пород

6.4 Микробиологические методы

6.4.1 Среды и условия культивирования

6.4.2 Учет численности микроорганизмов

6.4.3 Микроскопические методы исследования

6.4.4 Определение параметров роста

6.4.5 Изучение культуральных и физиолого-биохимических

свойств

6.5 Молекулярно-генетические методы

6.5.1 Выделение ДНК

6.5.2 Определение Г+Ц состава ДНК

6.5.3 ПЦР

6.5.4 Конструирование библиотеки клонов гена 16S рРНК

6.5.5 Метод ARDRA (Amplified Ribosomal DNA Restriction

Analysis)

6.5.6 Филогенетический анализ

6.5.7 Метод FISH (Fluorescent In Situ Hybridization)

Результаты

Глава 7. Микробиологический анализ мёрзлых вулканических пород

Камчатки

7.1 Физико-химические характеристики исследуемых образцов

7.2 Анализ культивируемых микроорганизмов сообщества мёрзлых вулканических отложений Ключевской группы вулканов

Глава 8. Микробиологический анализ мёрзлых вулканических пород

острова Десепшен

8.1 Физико-химические характеристики исследуемых мёрзлых

пород

8.1.1 Методика стерильного отбора мёрзлых пород в

лаборатории

8.2 Анализ культивируемых микроорганизмов сообщества мёрзлых

вулканических пород острова Десепшен

Глава 9. Характеристика микроорганизмов, выделенных из

многолетнемёрзлых вулканических пород

9.1 Культивируемые бактерии

9.1.1 Субтермофильные бактерии

9.1.2 Термофильные бактерии рода Geobacillus

9.1.3 Психрофильные бактерии

9.2 Сероредуцирующие микроорганизмы. Восстановление серы

при сверхвысоких температурах

Глава 10. Обсуждение

Выводы

Список литературы

Список сокращений

ММП - многолетнемёрзлые породы

ММВП - многолетнемёрзлые вулканические породы

в.д. - восточной долготы

з.д. - западной долготы

с.ш. - северной широты

ю.ш. - южной широты

тыс. лет - тысяч лет

млн. лет - миллионов лет

млрд. лет - миллиардов лет

кл./г. - клеток на грамм

КОЕ/г - колоний образующих единиц на грамм

УКБ - установка колонкового бурения

ВКМ - Всероссийская коллекция микроорганизмов

TSA - Tryptic soy agar

R2A - Reasoner's 2A agar (ангар Ризонера)

атм. - атмосфера

FISH - fluorescent in situ hybridization

SDS (ДСН) - Додецилсульфат натрия (sodium dodecyl sulfate)

EDTA - Этилендиаминтетрауксусная кислота (EthyleneDiamineTetraacetic Acid)

ПЦР - полимеразная цепная реакция

ARDRA - Amplified Ribosomal DNA Restriction Analysis

CP - серо-редукторы

«Берегите себя»

(Гиличинский Д. А.)

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Микроорганизмы вулканогенных многолетнемерзлых отложений»

Введение

Актуальность проблемы. Последние несколько десятилетий ведутся работы по изучению сообществ микроорганизмов мёрзлых осадочных отложений. Многими исследователями получены убедительные доказательства сохранения жизнеспособных микроорганизмов в вечной мерзлоте в течение геологического времени [1-4]. Из проб вечномёрзлых грунтов были выделены чистые культуры актиномицетов [5, 6], нитрифицирующих бактерий [7], метанотрофов [8], сульфатредукторов [9], зелёных одноклеточных водорослей и цианобактерий [10], метаногенных архей [11-13]. Эукариоты, обнаруженные в многолетнемёрзлых отложениях Арктики и Антарктиды, представлены дрожжами [14, 15], мицелиальными грибами [16, 17], зелёными водорослями [10] и простейшими [18, 19]. Хотя такие микроорганизмы находятся в мёрзлых породах в условиях, не предполагающих активного метаболизма и размножения на протяжении промежутков времени до нескольких миллионов лет [4], многие изоляты и смешанные популяции в лабораторных условиях проявляли метаболическую активность при отрицательных температурах [8, 20-22].

В последнее десятилетие внимание исследователей привлекает высокогорная мерзлота [23, 24], в том числе и вулканического происхождения, как место обитания экстремофильных микроорганизмов. Многие активные вулканы расположены в зоне распространения вечномёрзлых пород. Многолетнемёрзлые породы обнаружены на вулканах Камчатки (Россия) [25], Исландии [26], на вулканах Десепшен и Эребус на Антарктическом континенте и прилегающих островах, а также на вулканах Гавайских о-вов (США) [27] и Японии [28].

Микробиологические исследования ассоциированных с вулканами термальных мест обитания, таких как фумаролы, горячие источники, гейзеры и

сольфатары [29-31] показали, что сообщества термальных мест обитания могут быть изолированы от внешней среды и существовать автономно. Некоторые микроорганизмы, обитающие в подобных экосистемах, способны питаться автотрофно и получать энергию за счет окислительно-восстановительных реакций [32] при температуре до 122°С [33].

В тех регионах, где активный вулканизм и геотермальная активность проявляются в зоне распространения многолетней мерзлоты, образуются условия для консервации микроорганизмов термальных источников и фумарол в окружающих мёрзлых породах. Такие условия должны возникать либо при прекращении геотермальной активности и переходе геотермальных экосистем в многолетнемёрзлое состояние, либо, если микроорганизмы попадают за пределы геотермальных оазисов, в ходе извержений или фумарольной активности. Систематических исследований биоразнообразия микроорганизмов в таких зонах не проводилось.

На протяжении десятилетий в ходе многочисленных исследований мёрзлых пород Арктики и Антарктиды, не ассоциированных с вулканизмом, гипертермофильные микроорганизмы в них не обнаруживались, а термофильные обнаруживались только как минорная составляющая сообществ [34, 35].

Остается открытым вопрос о возможности и длительности сохранения термофильных и гипертермофильных микроорганизмов в мерзлоте, а также о механизмах их переноса в мёрзлые породы.

Этот вопрос имеет большое значение как с точки зрения изучения вулканогенных термофильных сообществ в исторической ретроспективе, так и для астробиологических исследований. Можно предположить, что, если живые организмы за счет вулканической активности могут быть транспортированы из недр на поверхность и сохраняться геологически значимое время, то следы живых организмов на Марсе и других планетах криогенного типа также следует искать в мёрзлых вулканических отложениях.

Цель работы. Целью настоящего исследования было изучение жизнеспособных микроорганизмов, сохранившихся в многолетнемерзлых вулканогенных отложениях п-ова Камчатка и острова Десепшен, Антарктида. Задачи:

1. Определение общей численности микроорганизмов и численности представителей различных температурных групп, сохранивших жизнеспособность в многолетнемерзлых вулканогенных породах (ММВП).

2. Выделение чистых культур аэробных и анаэробных микроорганизмов из ММВП, изучение их физиолого-биохимических свойств, определение таксономического положения.

3. Выявление в многолетнемерзлых вулканогенных породах жизнеспособных термофильных микроорганизмов.

4. Сравнительный анализ состава микроорганизмов, сохранившихся в многолетнемерзлых вулканогенных породах и окружающих экосистемах.

Научная новизна. В работе впервые исследованы микроорганизмы многолетнемерзлых вулканических отложений п-ова Камчатка и о. Десепшен. Показано, что изученные мерзлые породы содержат жизнеспособные микроорганизмы, среди которых преобладают бактерии с повышенной оптимальной температурой роста, не способные расти при комнатной температуре. Из многолетнемерзлых вулканических пород острова Десепшен выделены и исследованы чистые культуры психрофильной, субтермофильной, и термофильной групп микроорганизмов, представляющие роды Bacillus, Paenibacillus, Geobacillus, Sporosarcina, Rhodoglobus (Leifsonia) и Clostridium.

Впервые в вулканических мерзлых породах наблюдался процесс микробиологической сероредукции при температурах выше 80°С.

Результаты настоящей работы дают основания предполагать, что явление сохранения термофильных и гипертермофильных микроорганизмов в мёрзлых породах имеет закономерный характер.

Практическая значимость. Обнаруженное в настоящей работе явление -сохранение термофильных и гипертермофильных микроорганизмов в мёрзлых породах, может быть использовано для усовершенствования методик криоконсервации культур таких микроорганизмов в коллекциях.

Данная работа является первым этапом изучения вулканогенных термальных сообществ в исторической ретроспективе, горизонты которой определяются временем непрерывного существования вечной мерзлоты (до 30-35 млн. лет).

Многолетнемёрзлые породы Земли с законсервированными в них термофильными и гипертермофильными микроорганизмами являются астробиологической моделью планет и спутников криогенного типа с вулканической активностью в настоящем или прошлом, например, таких как Марс.

Большое значение имеет также биотехнологический потенциал обнаруженных в мёрзлых породах микроорганизмов. Термофильные микроорганизмы могут являться продуцентами термостабильных ферментов, используемых в промышленности и медицине. Выделенные культуры помещены в Всероссийскую коллекцию микроорганизмов (ВКМ) и доступны для дальнейших исследований разными специалистами.

Усовершенствованная методика отбора проб для микробиологического анализа может быть использована для работы с мерзлыми породами или льдами, характеризующимися крайне низкой численностью микроорганизмов.

Апробация работы. Результаты исследований, полученные в ходе работы, были доложены на нескольких Российских и международных конференциях: Astrobiology Science Conference 2010 (AbSciCon2010), Хьюстон, США; Young Systematists' Forum 2010 Лондон, Великобритания; 38л COSPAR Scientific Assembly 2011, Бремен, Германия; Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2011», Москва, Россия; Астробиологическая школа в Сан Пауло (SPASA 2011), Бразилия; 1-я Всероссийская научная школа-конференция по астробиологии «Астробиология: от происхождения жизни на Земле к жизни во Вселенной», Пущино, Россия, 2012.

Место выполнения работы и благодарность

Работа выполнялась в лаборатории криологии почв Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (ИФХиБПП РАН), и в лаборатории анаэробных микроорганизмов Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН (ИБФМ РАН). Автор выражает искреннюю благодарность зав. лаб. Криологии почв ИФХиБПП РАН к.г-м.н Ривкиной Елизавете Михайловне и зав. лаб. Анаэробных микроорганизмов ИБФМ им. Скрябина к.б.н. Щербаковой Виктории Артуровне за помощь в планировании экспериментов, за плодотворное сотрудничество и за конструктивную критику при написании диссертации. Отдельную благодарность хотелось бы выразить тем, кто помогал проводить ряд анализов, без которых диссертация была бы не полной: к.б.н. Сузиной Наталье Егоровне (ИБФМ им. Г.К. Скрябина, г. Пущино) - за помощь в проведении электронно-микроскопических исследований; к.б.н. Переваловой Анне Александровне (ИНМИ им. С.Н. Виноградского) - за помощь в проведении микроскопии с FISH-зондами; к.б.н. Арискиной Елене Викторовне (ИБФМ им. Г.К. Скрябина, г. Пущино) за помощь в определении Г+Ц состава в ДНК; к.б.н. Булату Сергею Алексеевичу (ПИЯФ им. Б.П.Константинова, Санкт-Петербург), к.б.н. Вишневецкой Татьяне Александровне (Центр микробной экологии Мичигана, США), Гусеву Олегу Александровичу (Университет Цукубы, Япония) за помощь в выделении ДНК гипертермофильного сероредуцирующего микроорганизма. Автор признателен исследователям гипертермофильных микроорганизмов Карлу Отто Штеттеру (Karl Otto Stetter, Университет Регенсбурга, Германия) и Дженни Блэмэй (Jenny М. Blamey, «Fundación Biociencia» Сантьяго, Чили) за полезные рекомендации и критику. Спасибо сотрудникам лабораторий Криологии почв ИФХиБПП РАН и лаборатории Анаэробных микроорганизмов ИБФМ им. Г.К. Скрябина за плодотворные и интересные дискуссии, помощь в освоении новых методов, получении и интерпретации результатов экспериментов. Автор выражает благодарность Зое Цыганковой, приложившей немало сил в получении первых результатов по образцам ММВП камчатских вулканов.

Автор выражает искреннюю благодарность безвременно ушедшему научному руководителю и идейному вдохновителю Давиду Абрамовичу Гиличиискому. Его идеи, стремление к познанию нового, и способность собирать около себя интересующихся молодых ученых заставляли научную жизнь вокруг него кипеть. К сожалению, Давида Абрамовича не стало незадолго до завершения данной работы. Он всегда будет жить в памяти коллег, друзей и учеников, а его идеи будут развиваться, захватывая умы молодых ученых.

Обзор литературы Глава 1. Криосфера Земли. Вулканы в криолитозоне

Одной из особенностей нашей планеты является температурный режим, который создает уникальные условия для развития живых существ на большей части поверхности земли и в океанах. Температуры от 0 до 100°С дают возможность активно протекать химическим процессам в водной среде как внутри живых существ, так и вне их организмов. Подвижность воды при положительных температурах также дает возможность происходить массопереносу со скоростями, необходимыми для существования живых существ.

Однако не везде на планете условия столь хорошо подходят для жизни. В некоторых регионах температуры могут опускаться ниже 0°С, до экстремально низких значений плоть до отметки -89°С [36]. Такие условия формируются как в приполярных регионах, так и на возвышенностях по всему миру. На тех территориях, где среднегодовая температура опускается ниже 0°С, создаются условия для формирования ледников и мёрзлых пород, которые не тают на протяжении многих лет (вечная или многолетняя мерзлота), а также отрицательно температурных природных вод (соленые озера Антарктиды [37], криопэги [21, 38]). Такими регионами является большая часть территории России, север Канады и США; многолетнемёрзлые породы (ММП) широко распространены в высокогорных регионах Китая, а также на незанятых ледниками территориях Гренландии и Антарктиды. На рисунке 1 приведена карта-схема распространения ММП в северном полушарии. Основная масса ММП приурочена к полярным областям, а распространение многолетнемёрзлых пород в высокогорных регионах (альпийская мерзлота) связано с высотной климатической поясностью.

Значительные высоты вулканических построек, равно как и прочих высокогорных регионов, в некоторых случаях обуславливают формирование на склонах многолетней мерзлоты. На активных вулканах она формируется под воздействием сочетания климатических факторов и теплового потока из недр[39].

На рисунке 2 приведена диаграмма распределения земных вулканов по их географическому местоположению (широте) и высотам вулканических построек. Синяя линия показывает теоретическую зависимость гипсометрических отметок, выше которых расположены мёрзлые породы, от степени удаленности от экватора.

Рисунок 1. Карта распространения ММП в северном полушарии [40].

.7000-. --------

Южное полушарие

1*6000,

5000

Северное полушарие

»0 в

о 3 СО

' " / 1 4 » 7 4000 1 А А А Х м ' ' ' >-

* / у 'Ах « ц * • и • V 'А

1 АЛО А ^¡Г

Xм * "'Л * ' —t—-— г * ^ГТ? . "Л , 4*1.'^'. ,

А - ВуЛМИМ'И кие постройки

Нижняя граница мерзлоты

80

60

40

20 0 20 широта, градусы

40

60

80

Рисунок 2. Распределение высот вулканов Земли в зависимости от широты. Синяя линия показывает границу многолетней мерзлоты при смене высотной поясности, по [41] с дополнениями.

Почти на всех вулканах, расположенных на диаграмме выше синей линии, формируются условия для возникновения многолетней мерзлоты, однако фактически это зависит от особенностей микроклимата на вершине каждого из вулканов. Так, например, вершина вулканического острова Десепшен расположена ниже синей линии (576 м, 62°58'37"ю.ш.), однако многолетнемёрзлые породы на склонах вулкана встречаются уже с отметки 100 м над уровнем моря. Эти данные получены при участии автора в ходе экспедиции 2009 г. С другой стороны, вершина вулкана Фудзи (Япония) имеет отметку 3 776 м - 35°2Г28.8"с.ш., то есть примерно 500-700 м вулканического конуса расположено выше теоретической линии границы мерзлоты. Фактически из-за очень интенсивных дождей в летний период почти вся мерзлота, формирующаяся в зимний период, тает. Остается лишь островная многолетняя мерзлота на небольших площадках на кромке кратера [28].

По генезису многолетнемёрзлые породы разделяют на два типа: сингенетические и эпигенетические мёрзлые породы. Для сингенетических характерно нарастание толщи пород с параллельным промерзанием вновь отложенного материала. То есть осадочный материал, образующий толщу, в течение короткого промежутка времени переходит из зоны деятельного слоя (протаивающего каждый год) в многолетнемерзлое состояние. Основными факторами, обуславливающими формирование таких толщ, являются отрицательные среднегодовые температуры и периодический приток осадочного материала с поверхности. Таким образом, при формировании сингенетических мёрзлых пород происходит постепенное их накопление. Возраст мёрзлых пород совпадает с возрастом отложений. Чем глубже слой - тем больший возраст он имеет и тем более древние следы биосферы в нем могут быть законсервированы. Такие породы являются уникальным объектом для палеореконструкций эпох формирования этих мёрзлых толщ.

Эпигенетические мёрзлые породы имеют иную природу. Промерзание отложений происходит уже после формирования толщи осадочных пород. Это

приводит к тому, что возраст мерзлоты может быть значительно меньше, чем возраст самих пород. В этом случае возраст следов биосферы (как живых клеток, так и следов их жизнедеятельности) соответствует возрасту мерзлоты, но менее возраста самих осадочных пород. При этом состав микробного сообщества может быть и никак не связан с генезисом отложений.

По современным оценкам, условия, способствующие формированию и сохранению многолетнемёрзлых пород в северном полушарии, существуют уже 3-3.5 млн. лет [42], а в южном - 30-35 млн. лет [43, 44 ]. Таким образом, мы имеем возможность исследовать следы древних экосистем, попавших и сохранившихся в многолетнемёрзлых породах до десятков миллионов лет.

Глава 2. Криобиосфера Земли

Уже многие десятилетия ведутся микробиологические исследования многолетнемёрзлых пород и ледников. Особый интерес исследователей вызывает факт сохранения микроорганизмов в мёрзлых породах и льдах. При понижении температуры воды или мёрзлых пород ниже нуля, помимо снижения скорости химических и биохимических реакций происходит замедление процессов миграции частиц и растворенных в водной фазе веществ. Поэтому мёрзлые породы и льды рассматриваются как особые природные хранилища организмов, оказавшихся во льду или в мёрзлых породах в разное геологическое время [1,3,45]. 2.1 Микроорганизмы в ледниках

Исследования льдов, возраст которых достигает сотен тысяч лет [46-49] показывают, что микроорганизмы или следы их присутствия обнаруживаются в ледниках по всему миру. Исследования ледяного керна озера Восток (Антарктида) показали присутствие следов микробных клеток, в том числе представителей термофильной микрофлоры [50], что может быть связанно с наличием геотермальных экосистем на дне озера.

Исследователи ледника на горе Джеладандун (Geladandong), Тибетское плато [51], сообщают, что численность микроорганизмов в исследованном керне льда колебалась от 103 до 105 кл/мл. При этом максимальная численность соответствовала горизонтам с максимальным содержанием пыли. Вероятно, это связано с интенсивностью накопления микроорганизмов при формировании льда с накоплением пыли, а также протекторной ролью минеральной фракции.

Наиболее древним, исследованным на сегодняшний день в биологическом аспекте, является лёд с вершины Джулья (Guliya) в пределах Циньхань-Тибесткого (Qinghan-Tibetan) плато. Этот лёд имеет возраст 750 тыс. лет [47].

Эти исследования показывают, что в разных частях Земли в ледниках сохраняются жизнеспособные организмы или следы их существования на протяжении сотен тысяч лет.

2.2 Микроорганизмы в многолетнемёрзлых породах

Значительно более стабильной и подходящей для сохранения живых организмов средой, чем ледники, являются многолетнемёрзлые породы. Наличие значительного количества минеральной и органической фракции создает более щадящие условия для выживания микроорганизмов. Численность микроорганизмов в многолетнемёрзлых породах значительно превышает таковую

8 9

в ледниках и достигает отметок 10-10 кл/г. Отчасти это связано с условиями формирования мёрзлых толщ, которые часто проходят стадию активных с биологической точки зрения мерзлотных почв, а также в силу протекторной роли минеральной и органической части мёрзлых пород.

Разнообразие бактерий и архей в древних мёрзлых отложениях свидетельствует о том, что сохранение жизнеспособности микроорганизмов на протяжении геологически значимых промежутков времени является скорее нормой, чем исключением.

Большинство выделенных из ММП штаммов бактерий относятся к отделам Actinobacteria и Firmicutes, однако широко представлены и бактерии других групп (Таблица 1). Некоторые из выделенных штаммов описаны как новые виды. Среди них Carnobacterium pleistocenium, Clostridium algoriphilum, С. tagluense, Exiguobacterium sibiricum, Virgibacillus arcticus и Tumebacillus permanentifrigoris, относящиеся к отделу Firmicutes; Psychrobacter arcticus, P. muriicola и P. cryohalolentis - класс Gammaproteobacteria; Desulfovibrio arcticus - класс Deltaproteobacteria, а также Methanobacterium arcticum и M.veterum филума Euryarchaeota. Несмотря на низкую температуру пород, большинство выделенных штаммов являются мезофильными, наиболее быстро растущими при температуре около 20-30°С и способными расти до 30-40°С [34, 52-54]. В случае арктических штаммов отчасти это объясняется тем, что температура поверхностных экосистем, из которых формируются синкриогенные мёрзлые породы, в летний период достигает значений, благоприятствующих развитию именно мезофильных организмов. Замерзание пород способствует консервации

этих организмов и не способствуют развитию психрофильной составляющей сообщества. Исключение составляют криопэги - переохлажденные линзы рассолов в эпикриогенных морских многолетнемёрзлых отложениях. Из таких линз выделены психрофильные и психротолерантные бактерии (Таблица 1) [38, 55, 56].

Таблица 1. Штаммы прокариот, выделенные из многолетнемёрзлых пород

(продолжение на страницах 17 и 18).

Таксономическое положение Названия штаммов Источник штаммов Возраст ММП ССЫЛКИ

Отдел Actinobacteria

Aeromicrobium sp. IIR12, 255-8 Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого (Qinghan-Tibetan) плато в Китае Мёрзлые породы Арктики, Россия 20-30 тыс. лет 2-3 млн. лет [53, 57]

Agrococcus sp. IT72 Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого (Qinghan-Tibetan) плато, Китай 20-30 тыс. лет [53]

Arthrobacter citreus 2,2b, 3b, Eurl 9.51 Мёрзлые породы Арктики, Россия, Канада 40 тыс. лет [21, 58]

Arthrobacter sp. Eurl 9.15, IIVa3,ITal, IIR23, IIR62, IIU21, nU24,IK23,mi,DC22, S672, S942, TSBY 46, TSBY 59, TSBY 63, TSBY 69, TSBY 7, TSBY 20, TSBY 21, TSBY 23, TSBY 24, TSBY 28, TSBY 35, TSBY 43, TSBY 45, TSBY 50, TSBY 58, TSBY 65, TSBY 88, TSBY 90, 1905e, 45B46.envf, 45B29.envf, 293-3wc, 3361-5g, 215-45c, 255-12g, 255-8ag, 45-3d,215-93c, 235-1 lc,273-2c, 235-2c, 33-lg, 348-10c, 309-13c, 348-9c, 130-8c, 109-2c, 45B167.env£ Eur3 1.5 Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого (Qinghan-Tibetan) плато, Китай Мёрзлые породы Арктики, Россия, Канада 1.5-1.8 тыс. лет 5-7 тыс. лет 20-30 тыс. лет 60-100 тыс. лет 0.2 — 3 млн. лет [23, 5254, 57, 58]

Brachybacterium sp. Eurl 9.33 Мёрзлые породы Арктики, Канада 5-7 тыс. лет [58]

Clavibacter sp. TSBY 74 Горная мерзлота Тянь-Шанских гор, Китай 1.5-1.8 тыс. лет [52]

Cryobacterium sp. 45B137.env Мёрзлые породы Арктики, Россия 0.6-2 млн. лет [57]

Curtobacterium sp. 3361-4a, 190-3 Мёрзлые породы Арктики, Россия 200-600 тыс. лет 2-3 млн. лет [57]

Frigoribacterium sp. TSBY 18, TSBY 26,235-6 Горная мерзлота Тянь-Шанских гор, Китай Мёрзлые породы Арктики, Россия 1.5-1.8 тыс. лет 20-30 тыс. лет [52, 57]

Kocuria sp. Eurl 9.43 Мёрзлые породы Арктики, Канада 5-7 тыс. лет [58]

Microbacterium sp. TSBY 9, TSBY 84, 8 Горная мерзлота Тянь-Шанских гор, Китай Мёрзлые породы Арктики, Россия 1.5-1.8 тыс. лет 40 тыс. лет [21,52]

Micrococcus sp. Eurl 9.1 Мёрзлые породы Арктики, Канада 5-7 тыс. лет [58]

Nesterenkonia sp. IBa2 Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого (Qinghan-Tibetan) плато, Китай 20-30 тыс. лет [23]

Rathayibacter sp. 190-4 Мёрзлые породы Арктики, Россия 200-600 тыс. лет [57]

Rhodococcus eryfhropolis TSBY 82 Горная мерзлота Тянь-Шанских гор, Китай 1.5-1.8 тыс. лет [52]

Rhodococcus sp. Eurl 9.57, 11 Мёрзлые породы Арктики, Россия, Канада 5-7 тыс. лет 40 тыс. лет [21,58]

Rhodoglobus sp. TSBY 89 Горная мерзлота Тянь-Шанских гор, Китай 1.5-1.8 тыс. лет [52]

Subtercola sp. 190-2,4a Мёрзлые породы Арктики, Россия 40 тыс. лет 200-600 тыс. лет [21,57]

Williamsia sp. IIUI5 Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого (Qinghan-Tibetan) плато, Китай 20-30 тыс. лет [53]

Отдел Firmicutes

Bacillus psychrophilus 7,4b, 9 Мёрзлые породы Арктики, Россия 40 тыс лет [21]

Bacillus psychrosaccharolyti cus 9b, 4c Мерзлые породы Арктики, Россия 40 тыс лет [21]

Bacillus sp Eurl 9 6, Eurl 9 4, Eurl 9 5, ISal, 1359-40, Eur3 1 7, Eur3 2 6, Eur3 2 8, Eur3 2 10 Горная мерзлота Циньхань-Тибеспсого (Qmghan-Tibetan) плато, Китай Мерзлые породы Арктики, Россия, Канада 5-10 тыс лет 20 - 30 тыс лет [23, 54, 57, 58]

Carnobacterium pleistocemum* FTR1 = JCM 12174 Мёрзлые породы Арктики, США -30 тыс лет [59]

Clostridium algoriphilum * 14D1 = VKM B-2271 = DSM 16153 Криопег из мёрзлых пород Арктики, Россия 100 - 120 тыс лет [55]

Clostridium tagluense* A121 = VKM B-2369 = DSM 17763 Мерзлые породы Арктики, Канада н о [60]

Exiguobacterium sibiricum * 255-15 = DSM 17290,7-3, 190-11 Мерзлые породы Арктики, Россия 20-30 тыс лет 200-600 тыс лет 2-3 млн лет [61-63, 64]

Exiguobacterium sp. 255-15, TSBY 85 Горная мерзлота Тянь-Шанских гор, Китай Мёрзлые породы Арктики, Россия 1 5-1 8 тыс лет 20-30 тыс лет 200-600 тыс лет 2-3 млн лет [52, 57]

Marimbacillus sp. S2a2, IISa2 Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого (Qinghan-Tibetan) плато, Китай 20-30 тыс лет [23]

Paenibacillus chondroitinus lb,6 Мёрзлые породы Арктики, Россия 40 тыс лет [21]

Paenibacillus sp. la, Eurl 9 2, Eurl 9 25, Eurl 9 26, Eurl 9 27, Eurl 9 35, Eurl 9 39, IB 15, 255-1, Eur3 1 8, Eur3 1 12, Eur3 2 3, Eur3 2 5, Eur3 2 14 Мерзлые породы Арктики, Россия, Канада Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого (Qinghan-Tibetan) плато в Китае 5-7 тыс лет 20-30 тыс лет 40 тыс лет 2-3 млн лет [21,53, 57, 58, 65]

Planococcus sp 1X21, TSBY 25,45-18 Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого (Qinghan-Tibetan) плато, Китай Горная мерзлота Тянь-Шанских гор, Китай 1 5-1 8 тыс лет 20-30 тыс лет 60-100 тыс лет [52, 53, 57]

Planomicrobium sp. OVa2, Wal, 293-12C, 215-68c, 215-38c, 109-1 с Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого (Qinghan-Tibetan) плато в Китае, Russian Arctic permafrost 20-30 тыс лет [23, 57]

Sporosarcma macmurdoensis Eurl 9 10 Мёрзлые породы Арктики, Канада 5-7 тыс лет [58]

Sporosarcma psychrophila 309-63 Мёрзлые породы Арктики, Россия 20-30 тыс лет [57]

Sporosarcma sp Eurl 9 8, S2al, Eur3 2 1, Eur3 2 2 Мёрзлые породы Арктики, Канада Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого (Qinghan-Tibetan) плато, Китай 5-7 тыс лет 20-30 тыс лет [23, 58]

Staphylococcus sp. Eur3 1 4, Eur3 1 22, Eur32 12 Мёрзлые породы Арктики, Канада 5-6 тыс лет [54]

Trichococcus pasteurn TSBY 79 Горная мерзлота Тянь-Шанских гор, Китай 1 5-1 8 тыс лет [52]

Tumebacillus permanentifrigoris * Eurl 9 5 = DSM 18773 = JCM 14557 Мёрзлые породы Арктики, Канада 5-7 тыс лет [34, 65]

Virgibacillus arcticus* Hall = DSM 19574 = JCM 14839 Мёрзлые породы Арктики, Канада 5-7 тыс лет [34,66]

Отдел Bacteroidetes

Chryseobacterium sp. TSBY 39, TSBY 57, TSBY 67 Горная мерзлота Тянь-Шанских гор, Китай 1 5-1 8 тыс лет [52]

Flavobacterium sp IIU27, S721, TSBY 11, 215-9,215-60, 109-13, Eur3 1 3 Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого (Он^1шп-Т1Ье1ап) плато в Китае, Горная мерзлота Тянь-Шанских гор, Китай Мёрзлые породы Арктики, Россия Канада 1 5-1 8 тыс лет 5-6 тыс лет 20-30 тыс лет [52-54, 57]

Hymenobacter sp. UU11 Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого ЮиЧ?Ьап-Т1Ье1ап) плато в Китае 20-30 тыс лет [53]

Pedobacter sp. TSBY 56, TSBY 12, TSBY 14, TSBY 22 Горная мерзлота Тянь-Шанских гор, Китай 15-18 тыс лет [52]

Sphingobacterium sp 309-37 Мёрзлые породы Арктики, Россия 20-30 тыс лет [57]

Sphingoterrabactenum sp ПК55 Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого ЮищЬап-ТЛе1ап) плато в Китае 20-30 тыс лет [53]

Класс А 1рИарго1еоЬас/епа

Sphingomonas aurantiaca TSBY 38 Горная мерзлота Тянь-Шанских гор, Китай 1 5-1 8 тыс лет [52]

Sphingomonas sp TSBY49, TSBY 61, TSBY 64, TSBY 92, 19014, 3361-2 Горная мерзлота Тянь-Шанскнх гор, Китай Мерзлые породы Арктики, Россия 1 5-1 8 тыс лет 200-600 тыс лет 2-3 млн лет [52, 57]

Brevundimonas sp ПС73, IK53,1X23, IBal Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого ((Зи^Ьап-ЪЬ^ап) плато в Китае 20-30 тыс лет [23, 53]

Caulobacter sp S913 Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого (СЗтяЬап-ТЛешп) плато в Китае 20-30 тыс лет [53]

Paracoccus sp S9a3 Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого (С^гщЬап-ЪЬйап) плато в Китае 20-30 тыс лет [23]

Phyllobacterium sp IIA25 Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого ((ЗтрЬап-ТЛйап) плато в Китае 20-30 тыс лет [53]

Sphtngopyxis sp S753 Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого (<5иц;Ьап-Т1Ье1ап) плато в Китае 20-30 тыс лет [53]

Класс Ве1арго1еоЬас1егш

Janthmobactenam sp HK43, TSBY 55, TSBY 86 Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого (<2ш§Ьап-Т1Ье1ап) плато, Китай Горная мерзлота Тянь-Шанских гор, Китай 1 5-1 8 тыс лет 20-30 тыс лет [52, 53]

Massilia sp IIU22, IIU65, TSBY 44 Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого (С}1П(>1шп-Т1Ье1ап) плато, Китай Горная мерзлота Тянь-Шанских гор, Китай 1 5-1 8 тыс лет 20-30 тыс лет [52, 53]

Vanovorax sp S682 Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого (<Знц>1шп-Т1Ье1ап) плато, Китай 20-30 тыс лет [53]

Класс Саттарго1еоЬас1епа

Erwima persicmus 12 Мёрзлые породы Арктики, Россия 40 тыс лет [21]

Pseudomonas frederiksbergensis TSBY 93 Горная мерзлота Тянь-Шанских гор, Китай 15-18 тыс лет [52]

Pseudomonas sp Ш13ДВ62, IIA21, S915, TSBY 51 TSBY 66, 23513 Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого (С}ш§1шп-Т1Ье1ап) плато, Китай Горная мерзлота Тянь-Шанских гор, Китай Мерзлые породы Арктики, Россия 1 5-1 8 тыс лет 20-30 тыс лет [52, 53, 57]

Pseudoxanthomonas sp Ш54 Горная мерзлота Циньхань-Тибесткого ((Зн^Ьап-ТгЬетп) плато, Китай 20-30 тыс лет [53]

Psychrobacter arcticus* 273-4 = DSM 17307 Мёрзлые породы Арктики, Россия 20-30 тыс лет [67]

Psychrobacter marttimus TSBY 91, 3ps Горная мерзлота Тянь-Шанских гор, Китай Криопег из мёрзлых пород Арктики, Россия 1 5-1 8 тыс лет [52, 68]

Psychrobacter murncola* 2pS = BKM B-2270 Криопег из мёрзлых пород Арктики, Россия 100-200 тыс лет [69]

Psychrobacter sp 215-51, TSBY 37, TSBY 62, TSBY 70, 215-51, 2623,235-12 Горная мерзлота Тянь-Шанских гор, Китай Мёрзлые породы Арктики, Россия 1 5-1 8 тыс лет 20-30 тыс лет 40 тыс лет [21, 52, 57,61]

Psychrobacter cryohalolentis* K5 = DSM 17306 Мёрзлые породы Арктики, Россия 100-200 тыс лет [67]

Класс Ое11арго1еоЬас/епа

Desulfovibrio arcticus* B15 = VKM B-2367 = DSM 21064 Криопег из мёрзлых пород Арктики, Россия 3-4 тыс лет [56]

Филум Euryarchaeota , класс Methanobacteria

Methanobacterium arcticum * M2 = DSM 19844 = VKM B-2371 Мёрзлые породы Арктики, Россия 3-4 тыс лет [13]

Methanobacterium veterum * MK4 = DSM 19849 = VKM B-2440 Мёрзлые породы Арктики, Россия 3 млн лет [12]

Methanosarcwa mazei JL01 Мёрзлые породы Арктики, Россия 3-4 тыс лет [И]

♦штамм описан как новый вид

Некоторые изоляты были изучены более детально. Штаммы Exiguobacterium sibiricum 7-3, 255-15 и 190-11, выделенные из мёрзлых пород Якутии возрастом 200-300 тыс. лет и 2-3 млн. лет, были способны расти при низкой температуре до -2.5°С [62] и характеризовались высоким

биотехнологическим потенциалом в биоремедиационных целях [63]. У

т

выделенного из проб криопега штамма Psychrobacter cryohalolentis К5 [67] был

обнаружен холодоактивный, но при этом термостабильный фермент эстераза,

имеющий максимальную активность при температуре от 0 до +5°С и

сохраняющий более 60% активности после часа инкубации при 80°С.

т

Описаны штаммы метаногенов Methanobacterium arcticum М2 , М. veterum

т

МК4 , выделенные из древних и современных многолетнемёрзлых отложений [11-13]. Оба приведенных выше штамма являются мезофильными, для которых оптимальной является температура 28-37°С.

К настоящему моменту наиболее древние бактерии были обнаружены в мёрзлых породах Антарктиды (район Сухие Долины). Возраст самых древних исследованных мёрзлых пород, а равно и законсервированной в них микрофлоры, оценивается от 5 до 8.1 млн. лет [4, 70].

Биоразнообразие многолетнемёрзлых пород временами сравнимо с биоразнообразием современных активных почв [4, 34, 58, 71], а численность культивируемых бактерий и архей может достигать 106-107 кл/г. В то же время, в некоторых мёрзлых породах Антарктиды численность микроорганизмов находится в районе предела чувствительности методов. Следует предположить, что численность и биоразнообразие микроорганизмов в многолетнемёрзлых породах в первую очередь зависит от условий формирования этих пород. Так, многолетнемёрзлые породы Арктики формируются в условиях существования активного деятельного слоя с развитой растительностью на поверхности, тогда как большая часть поверхности оазисов в Антарктиде лишена столь активных экосистем и представлена лишь низко продуктивными островками водорослевых корок, мхов и лишайников [72, 73].

Помимо разнообразия прокариот, в многолетнемёрзлых породах исследовано разнообразие эукариотических организмов. Исследования грибных сообществ мёрзлых пород Арктики и Антарктиды выявили повсеместное распространение в них представителей микромицетов [4, 74-76].

В ходе исследований мёрзлых пород из районов устьев рек Лены, Индигирки и Колымы были обнаружены жизнеспособные цисты простейших, сохранившие жизнеспособность в замерзшем состоянии от сотен до сотен тысяч лет [18, 19, 77]. Сами организмы простейших слишком сложны и хрупки для сохранения в мерзлоте, однако их цисты способны переживать замерзание и последующее оттаивание.

Показано, что в мёрзлых породах также могут сохраняться семена высших растений, остающиеся жизнеспособными на протяжении сотен тысяч лет [78].

Сам процесс замерзания-оттаивания не является чем-то уникальным для организмов многих современных активных экосистем. Так каждый год со сменой сезонов, даже вне зоны распространения вечной мерзлоты, может происходить замерзание-оттаивание почв, водоемов, а вместе с ними и населяющих их микроорганизмов. Однако, временные пределы сохранения жизнеспособности микроорганизмов в мерзлом состоянии до сих пор не установлены.

Глава 3. Микробные сообщества геотермальных экосистем

Другой группой уникальных мест обитания экстремофильных микроорганизмов являются термальные источники, гейзеры, фумаролы, грязевые вулканы и прочие участки земной поверхности или морского дна, разогретые за счет геотермальной активности, а также антропогенные экосистемы, такие как места сброса отработанных вод заводов, саморазогревающиеся компосты, отвалы и хвостохранилища.

С момента обнаружения живых организмов, способных жить в горячих источниках Иеллоустоунского национально парка [79], были обнаружены микроорганизмы, способные существовать и размножаться в сверхэкстремальных условиях - до температуры 122°С [33].

Микроорганизмы, растущие при повышенных температурах, условно делят на термотолерантные, имеющие оптимум роста при 20-25°С, но способные расти при повышенной температуре, термофильные - растущие при температуре от 40 до 70-80°С, и гипертермофильные, оптимум роста которых располагается выше 80°С [80, 81]. Иногда выделяют отдельную группу экстремальных гипертермофилов, способных расти при температурах выше 100°С. Для каждой группы микроорганизмов характерны специфические места обитания, характеризующиеся определенным температурным режимом, показателем рН, концентрацией питательных веществ, наличием или отсутствием молекулярного кислорода и многими другими показателями.

В настоящей работе отдельное внимание уделяется высокотемпературным экосистемам, связанным с геотермальной активностью. Сюда входят горячие источники и гейзеры, такие как расположенные в Исландии и в Долине Гейзеров на Камчатке, фумаролы, которые можно обнаружить практически на всех активных вулканах и разогреваемые почвы, также встречаемые на вулканах по всему миру.

География распространения экосистем, обитателями которых являются термофильные микроорганизмы, разнообразна. В первую очередь распространение связано с геотермальной активностью. Наиболее изученные места - камчатская Долина Гейзеров и Кальдера Узон [82-84], Иеллоустонский национальный парк (США) [79, 85-87], а также сольфатары Азорских о-вов, Исландии и Италии [88]. Помимо наземных геотермальных местообитаний изучались подводные гидротермы. Глубоководные черные курильщики срединно-океанических хребтов исследованы в ходе глубоководных погружений [89]. Из всех этих уникальных экосистем были выделены неизвестные до того момента микроорганизмы, отнесенные к новым видам, родам и даже новому филуму [90].

Для микробных сообществ глубоководных фумарол (черных курильщиков) характерно наличие экстремальных гипертермофильных архей. При повышенном давлении на больших глубинах вода остается в жидком состоянии до температуры 300°С, а, благодаря особенностям строения и состава клеток, гипертермофильные археи способны жить при предельных температурах 100-120°С. Представителями являются археи родов Pyrococcus [89, 91], Thermococcus [92-94]. Для менее высокотемпературных экосистем характерны представители родов Thermotoga [95], Thermoanaerobacter [96], Geobacillus [97, 98] и многие другие, оптимальная температура роста для которых колеблется от 50 до 100°С.

Еще в 1977 году Карл Уоуз (Carl Woese), проведя исследования последовательностей нуклеотидов гена малой субъединицы рРНК различных живых существ, показал, что все живые существа образуют три основные домена: Бактерии, Архебактерии (далее Археи) и Эукариоты. И хотя в дальнейшем эта картина многократно корректировалась и дополнялась, основная идея работ Уоуза до сих пор остается наиболее актуальной картиной филогении живых организмов. Позже было показано, что большинство гипертермофильных бактерий и архей являются наиболее древними ветвями филогенетического древа [30]. Согласно выводам Карла Штеттера (Karl Stetter), гипертермофильные организмы наиболее близки к корню филогенетического древа и, как следствие,

являются наиболее древними представителями живых организмов. Наиболее древними считаются представители родов ТкегтоЮ^а, Aquifex, ТкегтосНтя среди бактерий и родов 8и1/о1оЬш, De.su¡/игососси.ч, РугосИсШт, РугоЬЬш, АысИапш, ТИегто/Иит, ТИегторго1еш, РугоЬасиЫт, Ругососсш, МеМапоМегтш, Archaeoglobus, а также филума НапоагсЪаеога среди архей. Если принять, что картина, полученная с помощью сравнения последовательностей нуклеотидов гена 16Б рРНК, отображает истинную картину эволюции живых организмов, то гипертермофильные организмы являются наименее изменившимися организмами с момента зарождения жизни [30, 99].

Эти микроорганизмы характеризуются не только экстремальными температурами роста. Некоторые из них имеют особый тип метаболизма. Например, целая группа серо-окисляющих и серо-редуцирующих бактерий и архей используют в процессе метаболизма элементную серу и её соединения [96, 100-102]. Процесс окисления микроорганизмами элементной серы до сульфатов или восстановленных соединений серы до элементной серы и сульфатов является механизмом получения энергии для дальнейших биохимических процессов. Примером таких микроорганизмов являются ацидофильные гипертермофильные архей $иЦо\оЪ№ [79], первоначально выделенные из источников Иелоустонского национального парка.

С другой стороны окисленные соединения серы и элементная сера используется некоторыми гипертермофильными микроорганизмами в качестве конечного акцептора электрона в процессах катаболизма. В этом случае в процессе роста наблюдается образование сульфидов. Примером гипертермофильных бактерий и архей, восстанавливающих соединения серы в анаэробных условиях, служат роды ТИегтоапаегоЬас1ег [96], ТИегтососсш [94] и ТНегтор^еш [82, 103, 104]. Некоторые из таких микроорганизмов способны переключаться на сбраживание доступной органики при недостатке элементной серы [105].

Помимо отношения к сере, гипертермофильные и термофильные микроорганизмы отличаются потребностями в источниках углерода. Встречаются не только гетеротрофные археи и бактерии, способные метаболизировать готовые органические соединения, но и автотрофные, использующие при недостатке органики в качестве источника углерода С02 [106].

Геотермальные экосистемы Антарктиды. Существует более 100 отдельных вулканов и вулканических групп в пределах Антарктического континента и на прилегающих островах. Возраст некоторых оценивается до 39 млн. лет [107]. В настоящее время активность проявляют лишь несколько из них: Десепшен (только фумарольная активность), Эребус (фумарольная активность, извержения лавы), вулканы Мельбурн и Риттман (также только фумарольная активность). Геотермальные экосистемы этих вулканов достаточно детально изучены.

Из образцов, отобранных в пределах «горячей площадки» на хребте Трэмвэй (Tramway Ridge) вулкана Эребус (77.31°ю.ш. 167.60°в.д.), выделены в чистые культуры представители таких родов как Anoxybacillus, Bacillus и Geobacillus [108, 109], которые являются характерными термофильными обитателями природных геотермальных оазисов. Молекулярно-генетическими методами показано распространение бактерий, относящихся к порядкам Deinococcales, Thermales, Clostridials, Anaerolineales и Bacillales также характерных для геотермальных экосистем [108, 109].

Из горячей площадки на склоне вулкана Риттманн (73.45°ю.ш. 165.50°в.д.) выделен штамм MR3C, описанный как новый вид Anoxybacillus amylolyticus, способный расти при температуре до 65°С [110]. Также были выделено 5 штаммов бактерий, относящиеся к роду Alicyclobacillus [111, 112].

Вид Geobacillus thermantarcticus впервые выделен и описан из геотермально разогретой площадки около кратера вулкана Мельбурн (74.35°ю.ш., 164.70°в.д.). Из того же геотермального оазиса выделены 5 штаммов бактерий отнесенных к

термофильному кластеру рода Bacillus [113], который позднее был реклассифицирован, как род Geobacillus [114]. Вид Alicyclobacillus pohliae, для которого был характерен рост при температурах от 42 до 60°С, также впервые был выделен из геотермальных площадок вулкана Мельбурн [115].

Исследователи расположенного у берегов Антарктиды вулкана Десепшен (62.58°ю.ш. 60.39°з.д.) обнаружили значительное доминирование в пределах аналогичных «горячих площадок» бактерий родов Bacillus, Geobacillus, Paenibacillus, Brevibacillus и порядка Thermales [97, 98, 116, 117]. Поскольку условия отдельных «горячих площадок» на данном вулканическом острове значительно отличаются друг от друга по температуре [118], отличаются и сообщества организмов заселяющих, эти места обитания. На острове представлены десятки прогреваемых зон, разделенных неразогретыми почвами, мёрзлыми породами и ледниками. Например, в отдельных участках прогреваемых почв, обозначенных авторами как site 6 и site 9 [118], температура редко поднимается выше 40-50°С, что обуславливает заселенность подобных зон бактериями родов Paenibacillus и Bacillus [116]. Большинство представителей этих родов являются мезофильными бактериями, однако перманентно низкая температура окружающей среды вокруг «горячих площадок» создает барьер для активного развития их на всей территории острова.

Изучение биоразнообразия мхов, лишайников и водорослей геотермальных оазисов вулканов Антарктиды [118, 119], показало, что некоторые представители моховой и лишайниковой растительности являются эндемиками и не встречаются нигде на Земле, кроме небольших оазисов этих вулканов.

Геотермальные экосистемы на остальных вулканах либо не обнаружены, либо не изучены в силу труднодоступности этих районов. Однако свидетельства вулканической активности в недавнем геологическом прошлом говорят о возможности обнаружения термальной активности и существовании геотермальных экосистем на некоторых из вулканов, а также под поверхностью ледникового покрова [120-124].

Глава 4. Первичное заселение вулканических отложений

Условия, которые формируются на склонах вулканов и в непосредственной близости от них, часто характеризуются низким содержанием органики, доступных форм азота и часто лимитированы по влаге, а поверхность склонов формируют вулканические шлаки и пеплы, которые при выпадении на дневную поверхность принято считать стерильными [125].

В работах некоторых исследователей [125-127] большое внимание уделяется заселению микроорганизмами свежевыпавших стерильных вулканических отложений. В этих исследованиях авторы утверждают, что фаза стерильности пеплов кратковременна. Отложения, сложенные вулканическими пеплами, могут быть заселены очень быстро, в зависимости от температурного режима и особенностей климата. В контексте настоящей диссертации этот вопрос имеет большое значение, поскольку мёрзлые вулканические породы могут быть заселены микроорганизмами до момента промерзания и изменены процессами первичного почвообразования.

В публикациях, начиная с первых лет прошлого века, имеется множество свидетельств того, как происходит заселение пеплов мхами, печеночниками и высшими растениями. Более поздние исследования рассматривают вопрос заселения пеплов также микроорганизмами. Динамика заселения и сукцессионные процессы напрямую влияют на содержание органического углерода и азота, а также степень заселенности микроорганизмами вулканических пород в момент их перехода в многолетнемерзлое состояние. Эти процессы в основном и определяют состав микробных сообществ мёрзлых вулканических отложений.

Так, на заселение растительностью влажных местообитаний вулкана Катмай (Аляска) ушло около 3 лет [128], в то время как высокогорья заселялись более медленно, сначала печеночниками, потом мхами, травами и кустарниками

[129]. А более сухие отложения вулкана Ксудач на Камчатке были заселены лишайниками, которые все еще доминировали спустя 90 лет [130]. Сукцессии на лавах идут медленнее, чем на рыхлых пирокластических отложениях, в силу меньшей дисперсности пород и более низкой доступности минеральных питательных веществ.

Недавно изверженные вулканические породы могут заселяться микроорганизмами, даже в отсутствие растительности и органического вещества, а также при низком содержании доступного азота [131, 132]. В вулканических отложениях наблюдалась корреляция между количеством микробной биомассы и содержанием углерода и азота [133].

Заселение пеплов микроорганизмами, вероятно, идёт с поверхности в результате осаждения из воздуха с осадками и поверхностными водами. В составе воздушной микрофлоры отмечается широкое разнообразие форм [134] - бактерии (споровые и неспоровые), мицелиальные грибы и дрожжи. Также заселение происходит из погребённых почв, т.е. под вулканическими осадками сохраняется автохтонная микрофлора. Другим источником микроорганизмов в вулканических отложениях являются атмосферные осадки. С первыми атмосферными осадками в пеплах появляются единичные бактерии. Через 2 года численность их возрастает до сотен кл/г. В холодных почвах Исландии исследователи [135] обнаружили значительную концентрацию клеток термофильных бактерий рода Geobacillus, которые не могли развиваться in situ, поскольку эти бактерии не способны размножаться в данных климатических условиях. Дальнейшие исследования показали, что эти микроорганизмы поступают в почвы с дождевой водой, а, следовательно, принесены со стороны.

Во многих случаях при заселении пеплов не наблюдалось обычной последовательности, известной для монолитных пород. Так, основной формой, заселившей пеплы вулкана Тятя (действующий вулкан на острове Кунашир Большой Курильской гряды), являются галотолерантные коринеформные бактерии [136]. Устойчивость бактерий к солям указывала на их первоначальный

источник - морскую воду. Источником заселения были брызги морской воды, приносимые по воздуху с океана. На смену коринеформным бактериям и микобактериям, которые выделялись на первых этапах, приходят актиномицеты и спорообразующие бактерии. Далее сукцессия идёт по почвенному типу. В роли пионеров часто выступают водоросли [137]. Так, в отложениях вулкана Тятя в качестве первых поселенцев были выделены зелёные и желто-зелёные водоросли. Однако подобные явления варьируют в зависимости от конкретного местоположения на исследуемом вулкане.

Есть сведения [125-127], что в ряде случаев заселения вулканических пеплов в тропических регионах пионерами выступают зелёные и сине-зелёные водоросли. Далее заселение отложений микроорганизмами ведет к образованию примитивных почв. Таким образом, по мнению авторов, бактерии и водоросли являются первичным источником органического вещества этих почв.

Достаточно большое внимание было уделено микрофлоре молодых вулканических отложений Гавайских островов. Так, группой ученых был проведен микробиологический анализ образца пеплов, впоследствии использованный для апробации методик обнаружения микроорганизмов в автоматических посадочных модулях миссий на Марс [138, 139]. Образец, описанный в работе, был отобран на шлаковом конусе Пуу Вайая, неподалеку от вершины вулкана Мауна Кеа (США, штат Гавайи) на высоте 4000 м. На южном склоне горы ранее была обнаружена мерзлота, мощностью 10 м [27], однако микробиологические исследования в этих мёрзлых породах не проводились. В данном образце различными методами были исследованы жизнеспособные формы микроорганизмов. Численность жизнеспособных бактерий из

3 5

подповерностного горизонта составила от 10 до 10 КОЕ/г образца, а грибов — от 0 до 100 КОЕ/г. Были обнаружены бактерии Bacillus sp. и Corynebacterium streptomyces, а также грибы Pénicillium sp., Fusarium sp., Aspergillus flavus, и Hyphomycete sp. Таким образом, жизнеспособные бактерии и грибы, выделенные из образцов гавайских пород вулканического происхождения, являются

типичными педобионтами. На 36-й конференции Lunar and Planetary Science Conference в Хьюстоне (Техас, США) в 2005 году [139] авторы сообщали, что этот же образец был исследован с применением молекулярно-генетических методов и при этом были идентифицированы в основном бактерии Bacillus sp. и Clostridium sp., с небольшим представительством других бактерий, таких как Eubacterium tenue и Tepidibacter formicigenes. Общим выводом этой работы является то, что микроорганизмы должны быть приспособлены к выживанию в условиях низкой концентрации питательных веществ и к возможным переходам температуры через 0°С.

Итак, анализ приведенных данных показывает, что пеплы не являются местом повышенной активности микрофлоры до их превращения в почву и начала активной вегетации на поверхности содержат минимальное количество микроорганизмов, характеризующееся низким разнообразием. Существенно, что часто первичными продуцентами в пеплах могут оказываться не водоросли, а высшие растения или мхи, которые начинают процесс превращения пеплов в почву. Все вариации механизмов заселения пеплов и состава принесенной микрофлоры в первую очередь связаны с климатическими условиями и с окружающими эти первоначально стерильные места экосистемами.

Таким образом, учитывая палеоклиматические особенности регионов, можно проанализировать состав микробных сообществ вулканических пеплов, перешедших в вечномерзлое состояние, и восстановить картину заселения этих вулканических продуктов после их извержения.

Глава 5. Геотермальные экосистемы и криобиосфера Земли.

Астробиологический аспект

Вулканизм - явление характерное не только для нашей планеты. Проявления вулканизма зафиксированы на Ио - спутнике Юпитера и на Венере [140]; проявления геотермальной активности теоретически могут существовать и на Европе (также спутник Юпитера) [141] под поверхностью замерзшего океана. На Марсе, который всегда привлекал внимание ученых с точки зрения поиска внеземной жизни, также обнаруживаются следы вулканизма в прошлом. Согласно последним данным, на поверхности Марса обнаружены следы вулканизма, возраст которого не превышает 1-10 млн. лет [142]. Менее масштабные проявления геотермальной активности, связанные обычно с завершением активного вулканизма, также могут быть обнаружены на поверхности Марса. Примером этого могут являться грязевые вулканы [143], гейзеры и горячие источники. Структуры, напоминающие по своим характеристикам земные грязевые вулканы, обнаружены в некоторых регионах на Марсе [144]. Однако согласно публикациям [145-147], значительная часть поверхности Марса покрыта мёрзлыми льдонасыщенными породами, аналогом которых являются многолетнемёрзлые породы на Земле.

По современным представлениям обнаружение живых организмов на поверхности Марса маловероятно из-за жесткого воздействия излучения, низких температур и иссушающего действия разреженной атмосферы. Согласно исследованиям, моделирующим историю развития Марсианского климата, на ранних этапах развития планеты она была более влажной и теплой, возможно с более плотной атмосферой [148]. В таком случае не исключено, что в таких благоприятных условиях могли существовать живые организмы.

Если на Марсе существовала и активно развивалась жизнь сходная с земной, то на ранних этапах её развития она могла, по аналогии [30], быть представлена гипертермофильными организмами, обитающими в геотермальных

экосистемах. Поскольку геотермальные экосистемы сосредоточены вблизи точечных или линейных структур, они занимают очень небольшую часть поверхности планет, что затрудняет их поиск. Если предположение, что микроорганизмы термальных экосистем могут быть вынесены из их мест обитания и сохраняться в окружающих мёрзлых породах значительные промежутки времени, верно, то возможность их обнаружения существенно расширяет районы их поиска.

Согласно приведенным ранее работам, микроорганизмы способны сохраняться в мёрзлых породах миллионы лет. Возраст основной массы мёрзлых пород на Марсе (1-3 млрд. лет) значительно превышает наиболее древние мёрзлые породы Земли (< 35 млн. лет). Как отмечалось выше, имеются сведения о существовании вулканических конусов в приполярных широтах Марса, возрастом 1-10 млн. лет, что сравнимо с возрастом самых древних мёрзлых отложений Земли.

Как было отмечено выше, на Земле существуют вулканы, на склонах которых распространены ММП. Такие мёрзлые породы и являются аналогами марсианских мёрзлых вулканических пород. В отличие от исследований биоразнообразия вулканических почв, в литературе не встречались публикации, касающиеся биоразнообразия многолетнемёрзлых пород вулканического происхождения.

Геотермальные зоны в холодном климате Антарктиды являются уникальными оазисами. Вероятно, именно эти экосистемы являются основным источником микроорганизмов, которые попадают в прилегающие мёрзлые отложения.

Следует подчеркнуть, что к моменту начала наших работ систематических исследований биоразнообразия микроорганизмов многолетнемёрзлых пород вулканического происхождения не проводилось. В то же время существует более 100 вулканов в пределах Антарктиды. Большая часть из них в настоящее время не активна. Существует весь спектр: от вулканов, завершивших свою активность 30-

39 млн. лет назад, до таковых действующих в настоящее время. Если учесть, что условия для формирования мёрзлых пород на континенте существуют 30-35 млн. лет [43, 44 ], то потенциально мы имеем весь спектр возрастов мёрзлых вулканических отложений от современных до 30-35 млн. лет, что сравнимо с возрастом самых молодых вулканических отложений Марса. Таким образом, появляется возможность исследовать термальные микробные сообщества в исторической ретроспективе и экстраполировать результаты исследований древних микробных сообществ Земли на аналогичные внеземные мёрзлые места обитания.

Заключение диссертации по теме «Микробиология», Миронов, Василий Андреевич

Выводы

1) Впервые исследованы культивируемые микроорганизмы многолетнемерзлых вулканогенных пород возрастом до нескольких тысяч лет. Установлено, что в таких породах микроорганизмы всех исследованных температурных групп способны сохранять жизнеспособность.

2) Результаты изучения и анализ нуклеотидных последовательностей генов 16S рРНК генов и фенотипических характеристик у бактерий из многолетнемерзлых вулканогенных пород острова Десепшен, показали, что:

- отдельные выделенные субтермофильные штаммы являются представителями двух новых родов семейства Bacillaceae, наиболее близких к Paenibacillus sp. (штаммы D2340R13, D6337R13, D6340R123 и D6340R127) и Bacillus sp. (штамм D2318);

- другие изученные спорообразующие штаммы входят в состав родов Geobacillus (термофильные штаммы), а также Sporosarcina и Clostridium (психрофильные), и, вероятно, относятся к новым видам.

- психрофильный штамм D634R33 (Actinobacteria, сем. Microbacteraceae) филогенетически близок к видам рода Rhodoglobus, впервые обнаруженным в Антарктиде, и может относиться к «Rhodoglobus ruber» или новому виду этого рода.

3) Получены и исследованы накопительные культуры анаэробных гипертермофильных микроорганизмов из ММВП камчатских вулканов, осуществляющие сульфатредукцию, метаногенез или ацетогенез при температуре 75°С. Из ММВП острова Десепшен получены накопительные культуры, восстанавливающие серу при температуре выше 80°С.

4) Впервые показано, что в мерзлых вулканических отложениях термофильные микроорганизмы сохраняются длительное время, от нескольких десятков и сотен до нескольких тысяч лет. Проведенные исследования позволили разработать методические подходы для дальнейшего изучения подобных экосистем различной географической локализации и возраста.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Миронов, Василий Андреевич, 2013 год

Список литературы

1. Gilichinsky D.A., Rivkina Е.М. Permafrost Microbiology // (Reitner J, Thiel V, eds.), In: Encyclopedia of Geobiology, Springer-Verlag. 2011. p. 726-732.

2. Звягинцев Д.Г., Гиличинский Д.А., Благодатский C.A., Воробьева Е.А., Хлебникова Г.М., Архангелов А.А., Кудрявцева Н.Н. Длительность сохранения микроорганизмов в постоянно мёрзлых осадочных породах и погребённых почвах//Микробиология. 1985. Т.54. №1. С. 155-161.

3. Vorobyova Е.А., Soina V.S., Gorlenko М., Minkovskaya N., Zalinova N., Mamukelashvili A., Gilichinsky D.A., Rivkina E.M., Vishnivetskaya T.A. The deep cold biosphere: facts and hypothesis // FEMS Microbiology Reviews. 1997. V.20. p. 277-290.

4. Gilichinsky D.A., Wilson G.S., Friedmann E.I., McKay C.P., Sletten R.S., Rivkina E.M., Vishnivetskaya T.A., Erokhina L.G., Ivanushkina N.E., Kochkina G.A. Microbial populations in Antarctic permafrost: biodiversity, state, age, and implication for astrobiology // Astrobiology. 2007. V.7. N22. p. 275-311.

5. Карасев C.A., Турина JI.B., Гавриш Е.Ю., Аданин В.М., Гиличинский Д.А., Евтушенко Л.И. Жизнеспособные актинобактерии из древних вечномёрзлых отложений Сибири // Криосфера Земли. 1998. V.2. №2. С. 6975.

6. Kochkina G.A., Ivanushkina N.E., Karasev S.G., Gavrish E.Y., Gurina L.V., Evtushenko L.I., Spirina E.V., Vorobieva E.A., Gilichinskii D.A., Ozerskaya S.M. Survival of micromycetes and actinobacteria under conditions of long-term natural cryopreservation // Microbiology. 2001. V.70. №3. p. 356-364.

7. Соина B.C., Лебедева E.B., Голышина O.B., Федоров-Давыдов Д.Г. Нитрифицирующие бактерии из мёрзлых отложений Колымской низменности // Криология почв: сборник научных трудов. 1991. С. 92.

8. Хмеленина В.Н., Макутина В.А., Калюжная М.Г., Ривкина Е.М., Гиличинский Д.А., Троценко Ю.А. Обнаружение жизнеспособных метанотрофных бактерий в многолетнемёрзлых осадочных породах СевероВосточной Сибири // Доклады Академии Наук. 2002. Т.384. №2. С. 283.

9. Vatsurina A., Badrutdinova D., Schumann P., Spring S., Vainshtein M. Desulfosporosinus hippei sp. nov., a mesophilic sulfate-reducing bacterium isolated from permafrost // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2008. V.58. №5. p. 1228-1232.

10. Vishnivetskaya T.A., Erokhina L.G., Spirina E.V., Shatilovich A.V., Vorobyova E.A., Tsapin A.I., Gilichinsky D.A., Viable phototrophs: cyanobacteria and green algae from the permafrost darkness, in Life in Ancient Ice, Castello J.D.Rogers S.O., Editors. 2005, Princeton University Press: Princeton, New Jersey, USA. p. 140-158.

11. Rivkina E.M., Shcherbakova V.A., Laurinavichius K.S., Petrovskaya L.E., Krivushin K.V., Kraev G., Pecheritsina S., Gilichinsky D.A. Biogeochemistry of methane and methanogenic archaea in permafrost // FEMS Microbiology Ecology. 2007. V.61. №1. p. 1-15.

12. Krivushin K.V., Shcherbakova V.A., Petrovskaya L.E., Rivkina E.M. Methanobacterium veterum sp. nov., from ancient Siberian permafrost // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2010. V.60. №2. p. 455-459.

13. Shcherbakova V.A., Rivkina E.M., Pecheritsyna S., Laurinavichius K.S., Suzina N.E., Gilichinsky D.A. Methanobacterium arcticum sp. nov., a methanogenic archaeon from Holocene Arctic permafrost // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2011. V.61. №1. p. 144-147.

14. Дмитриев B.B., Гиличинский Д.А., Файзутдинова P.H., Шершунов И.Н., Голубев В.И., Дуда В.И. Обнаружение жизнеспособных дрожжей в вечномёрзлых почвах Сибири возрастом 3 миллиона лет // Микробиология. 1997. Т.66. С. 655-660.

15. Faizutdinova R.N., Suzina N.E., Duda V.I., Petrovskaya L.E., Gilichinsky D.A., Yeasts Isolated from Ancient Permafrost, in Life in Ancient Ice2005, Princeton University Press: Princeton, p. 118-126.

16. Кочкина Г.А., Иванушкина H.E., Карасев С.Г., Гавриш Е.Ю., Турина Л.В., Евтушенко Л.И., Спирина Е.В., Воробьева Е.А., Гиличинский Д.А., Озерская С.М. Выживание микромицетов и актинобактерий в условиях длительной природной криоконсервации // Микробиология. 2001. Т.70. №3. С. 412-420.

17. Lydolph М.С., Jacobsen J., Arctander P., Gilbert M.T.P., Gilichinsky D.A., Hansen A.J., Willerslev E., Lange L. Beringian paleoecology inferred from permafrost-preserved fungal DNA // Applied and Environmental Microbiology. 2005. V.71. №2. p. 1012-1017.

18. Шатилович A.B., Шмакова JI.A., Гудков A.B., Губин С.В., Гиличинский Д.А. Жизнеспособные Protozoa из вечномёрзлых отложений и погребённых почв // Доклады Российской Академии Наук, серия биологическая. 2005. Т.401. №5. С. 715-717.

19. Шатилович А.В., Шмакова JI.A., Губин С.В., Гиличинский Д.А. Жизнеспособные простейшие в вечной мерзлоте Арктики // Криосфера Земли. 2010. V.14. №2. С. 69-78.

20. Ривкина Е.М. Метанобразование в вечномёрзлых отложениях // Доклады Академии Наук. 2002. V.383. №6. С. 830-833.

21. Bakermans С., Tsapin A.I., Souza-Egipsy V., Gilichinsky D.A., Nealson K.H. Reproduction and metabolism at -10 С of bacteria isolated from Siberian permafrost // Environmental Microbiology. 2003. V.5. N24. p. 321-326.

22. Gilichinsky D., Rivkina E., Shcherbakova V., Laurinavichuis K., Tiedje J. Supercooled water brines within permafrost-an unknown ecological niche for microorganisms: a model for astrobiology // Astrobiology. 2003. V.3. №2. p. 331-341.

23. Zhang G., Ma X., Niu F., Dong M., Feng H., An L., Cheng G. Diversity and distribution of alkaliphilic psychrotolerant bacteria in the Qinghai-Tibet Plateau permafrost region // Extremophiles. 2007. V.l 1. №3. p. 415-424.

24. Yang D.Y.D., Wang J.W.J., Bai Y.B.Y., Xu S.X.S., An L.A.L. Diversity and distribution of the prokaryotic community in near-surface permafrost sediments in the Tianshan Mountains, China // Canadian Journal of Microbiology. 2008. V.54. №4. p. 270-280.

25. Абрамов А.А., Гиличинский Д.А. Геокриологические условия района Ключевской группы вулканов (Камчатка) // Криосфера Земли. 2008. Т. 12. №1. С. 29-40.

26. Kellerer-Pirklbauer A., Farbrot Н., Etzelmuller В. Permafrost aggradation caused by tephra accumulation over snow-covered surfaces: examples from the Hekla 2000 eruption in Iceland // Permafrost and Periglacial Processes. 2007. V.l8. №3. p. 269-284.

27. Woodcock A.H. Permafrost and climatology of a Hawaii volcano crater // Arctic and Alpine Research. 1974. p. 49-62.

28. Higuchi K., Fujii Y. Permafrost at the Summit of Mount Fuji, Japan // Nature. 1971. V.230. p. 521.

29. Bonch-Osmolovskaya E.A. Bacterial sulfur reduction in hot vents // FEMS Microbiology Reviews. 1994. V.15. №1. p. 65-77.

30. Stetter K.O. Hyperthermophiles in the history of life // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. B, Biological Sciences. 2006. V.361. №1474. p. 1837-1843.

31. Bonch-Osmolovskaya E.A., Perevalova A.A., Kolganova T.V., Rusanov I.I., Jeanthon C., Pimenov N.V. Activity and distribution of thermophilic prokaryotes in hydrothermal fluid, sulfidic structures, and sheaths of alvinellids (East Pacific Rise, 13 degrees N) // Applied and Environmental Microbiology. 2011. V.77. №8. p. 2803-2806.

32. Stetter K.O., Fiala G., Huber G., Huber R., Segerer A. Hyperthermophilic microorganisms // FEMS Microbiology Letters. 2006. V.75. №2-3. p. 117-124.

33. Takai K., Nakamura K., Toki Т., Tsunogai U., Miyazaki M., Miyazaki J., Hirayama H., Nakagawa S., Nunoura Т., Horikoshi K. Cell proliferation at 122°C and isotopically heavy CH4 production by a hyperthermophilic methanogen under high-pressure cultivation // Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 2008. V.105. №31. p. 10949-10954.

34. Steven В., Leveille R., Pollard W.H., Whyte L.G. Microbial ecology and biodiversity in permafrost // Extremophiles. 2006. V.10. №4. p. 259-267.

35. Rodrigues D.F., Tiedje J.M. Coping with our cold planet // Applied and Environmental Microbiology. 2008. V.74. №6. p. 1677-1686.

36. Кравчук П.А. Рекорды природы // Любешов: Эрудит. 1993. С. 65. — 216.

37. Murray А.Е., Kenig F., Fritsen C.H., McKay C.P., Cawley K.M., Edwards R., Kuhn E., McKnight D.M., Ostrom N.E., Pen V., Ponce A., Priscu J.C., Samarkin V., Townsend A.T., Wagh P., Young S.A., Yung P.T., Doran P.T. Microbial life at —13 °C in the brine of an ice-sealed Antarctic lake // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2012. V.109 №50 p. 2062620631.

38. Gilichinsky D.A., Rivkina E.M., Bakermans C., Shcherbakova V.A., Petrovskaya L.E., Ozerskaya S., Ivanushkina N., Kochkina G., Laurinavichuis K., Pecheritsina S. Biodiversity of cryopegs in permafrost // FEMS Microbiology Ecology. 2006. V.53. №1. p. 117-128.

39. Abramov A.A., Gruber S., Gilichinsky D.A. Mountain permafrost on active volcanoes: field data and statistical mapping, Klyuchevskaya volcano group, Kamchatka, Russia // Permafrost and Periglacial Processes. 2008. V.19. №3. p. 261-277.

40. Brown J., Ferrians O.J.J., Heginbottom J.A., Melnikov E.S. Circum-Arctic map of permafrost and ground-ice conditions. 1997: US Geological Survey Reston.

41. Абрамов А.А. Закономерности формирования геокриологических условий районов активного вулканизма (на примере района Ключевской группы вулканов) // Диссертация кандидата геолого-минералогических наук. Москва. 2009. 112 с.

42. Sher А.V., Pleistocene mammals and stratigraphy of the Far Northeast USSR and North America, 1974, American Geological Institute.

43. Webb P.N., Harwood D.M. Late Cenozoic glacial history of the Ross embayment, Antarctica // Quaternary Science Reviews. 1991. V. 10. №2-3. p. 215-223.

44. DeConto R.M., Pollard D. Rapid Cenozoic glaciation of Antarctica induced by declining atmospheric CO 2 //Nature. 2003. V.421. №6920. p. 245-249.

45. Castello J.D., Rogers S.O.E. Life in ancient ice. 2005, USA: Princeton University Press.

46. Abyzov S.S., Mitskevich I.N., Poglazova M.N., Barkov N.I., Lipenkov V.Y., Bobin N.E., Koudryashov B.B., Pashkevich V.M., Ivanov M.V. Microflora in the basal strata at Antarctic ice core above the Vostok lake // Advances in Space Research. 2001. V.28. №4. p. 701-706.

47. Christner B.C., Mosley-Thompson E., Thompson L.G., Reeve J.N. Bacterial recovery from ancient glacial ice // Environmental Microbiology. 2003. V.5. №5. p. 433-436.

48. Petit J., Alekhina I., Bulat S. Lake Vostok, Antarctica: exploring a subglacial lake and searching for life in an extreme environment // Lectures in Astrobiology. 2005. p. 227-288.

49. Bulat S.A., Alekhina I.A., Lipenkov V.Y., Lukin V.V., Marie D., Petit J.R.

Cell concentrations of microorganisms in glacial and lake ice of the Vostok ice core, East Antarctica//Microbiology. 2009. V.78. №6. p. 808-810.

50. Bulat S.A., Alekhina I.A., Blot M., Petit J.-R., de Angelis M., Wagenbach D., Lipenkov V.Y., Vasilyeva L.P., Wloch D.M., Raynaud D., Lukin V.V. DNA

signature of thermophilic bacteria from the aged accretion ice of Lake Vostok,

Antarctica: implications for searching for life in extreme icy environments // International Journal of Astrobiology. 2004. V.3. N201. p. 1-12.

51. Yao T.D., Liu Y., Kang S., Jiao N., Zeng Y., Liu X., Zhang Y.J. Bacteria variabilities in a Tibetan ice core and their relations with climate change // Global Biogeochemical Cycles. 2008. V.22. №4. p. GB4017.

52. Bai Y., Yang D., Wang J., Xu S., Wang X., An L. Phylogenetic diversity of culturable bacteria from alpine permafrost in the Tianshan Mountains, northwestern China // Research in Microbiology. 2006. V.157. №8. p. 741-751.

53. Zhang G.Z.G., Niu F.N.F., Ma X.M.X., Liu W.L.W., Dong M.D.M., Feng H.F.H., An L.A.L., Cheng G.C.G. Phylogenetic diversity of bacteria isolates from the Qinghai-Tibet Plateau permafrost region // Canadian Journal of Microbiology. 2007. V.53. №8. p. 1000-1010.

54. Steven B., Pollard W.H., Greer C.W., Whyte L.G. Microbial diversity and activity through a permafrost/ground ice core profile from the Canadian high Arctic // Environmental Microbiology. 2008. V.10. №12. p. 3388-3403.

55. Shcherbakova V.A., Chuvilskaya N.A., Rivkina E.M., Pecheritsyna S.A., Laurinavichius K.S., Suzina N.E., Osipov G.A., Lysenko A.M., Gilichinsky D.A., Akimenko Y.K. Novel psychrophilic anaerobic spore-forming bacterium from the overcooled water brine in permafrost: description Clostridium algoriphilum sp. nov//Extremophiles. 2005. V.9. №3. p. 239-246.

56. Pecheritsyna S.A., Rivkina E.M., Akimov V.N., Shcherbakova V.A. Desulfovibrio arcticus sp. nov., a psychrotolerant sulfate-reducing bacterium from a cryopeg // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2012. V.62. №1. p. 33-37.

57. Vishnivetskaya T.A., Petrova M.A., Urbance J., Ponder M., Moyer C.L., Gilichinsky D.A., Tiedje J.M. Bacterial community in ancient Siberian permafrost as characterized by culture and culture-independent methods // Astrobiology. 2006. V.6. №3. p. 400-414.

58. Steven B., Briggs G., McKay C.P., Pollard W.H., Greer C.W., Whyte L.G.

Characterization of the microbial diversity in a permafrost sample from the Canadian high Arctic using culture-dependent and culture-independent methods // FEMS Microbiology Ecology. 2007. V.59. №2. p. 513-523.

59. Pikuta E.V., Marsic D., Bej A., Tang J., Krader P., Hoover R.B. Carnobacterium pleistocenium sp. nov., a novel psychrotolerant, facultative anaerobe isolated from permafrost of the Fox Tunnel in Alaska // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2005. V.55. №1. p. 473478.

60. Suetin S.V., Shcherbakova V.A., Chuvilskaya N.A., Rivkina E.M., Suzina N.E., Lysenko A.M., Gilichinsky D.A. Clostridium tagluense sp. nov., a psychrotolerant, anaerobic, spore-forming bacterium from permafrost // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2009. V.59. №6. p. 1421-1426.

61. Ponder M.A., Gilmour S.J., Bergholz P.W., Mindock C.A., Hollingsworth R., Thomashow M.F., Tiedje J.M. Characterization of potential stress responses in ancient Siberian permafrost psychoactive bacteria // FEMS Microbiology Ecology. 2005. V.53. №1. p. 103-115.

62. Rodrigues D.F., Goris J., Vishnivetskaya T., Gilichinsky D., Thomashow M.F., Tiedje J.M. Characterization of Exiguobacterium isolates from the Siberian permafrost. Description of Exiguobacterium sibiricum sp. nov // Extremophiles. 2006. V.10. №4. p. 285-294.

63. Vishnivetskaya T.A., Kathariou S., Tiedje J.M. The Exiguobacterium genus: biodiversity and biogeography // Extremophiles. 2009. V.13. N23. p. 541-555.

64. Vishnivetskaya T., Kathariou S., McGrath J., Gilichinsky D., Tiedje J.M. Low-temperature recovery strategies for the isolation of bacteria from ancient permafrost sediments //Extremophiles. 2000. V.4. N23. p. 165-173.

65. Steven B., Chen M.Q., Greer C.W., Whyte L.G., Niederberger T.D. Tumebacillus permanentifrigoris gen. nov., sp. nov., an aerobic, spore-forming

bacterium isolated from Canadian high Arctic permafrost // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2008. V.58. №6. p. 1497-1501.

66. Niederberger T.D., Steven В., Charvet S., Barbier В., Whyte L.G. Virgibacillus arcticus sp. nov., a moderately halophilic, endospore-forming bacterium from permafrost in the Canadian high Arctic // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2009. V.59. №9. p. 2219-2225.

67. Bakermans C., Ayala-del-Rio H.L., Ponder M.A., Vishnivetskaya T.A., Gilichinsky D.A., Thomashow M.F., Tiedje J.M. Psychrobacter cryohalolentis sp. nov. and Psychrobacter arcticus sp. nov., isolated from Siberian permafrost // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2006. V.56. №6. p. 1285-1291.

68. Kondakova A.N., Novototskaya-Vlasova K.A., Shashkov A.S., Drutskaya M.S., Senchenkova S.y.N., Shcherbakova V.A., Gilichinsky D.A., Nedospasov S.A., Knirel Y.A. Structure of an acidic polysaccharide isolated from Psychrobacter maritimus 3pS containing a bacillosamine derivative // Carbohydrate Research. 2012.

69. Щербакова B.A., Чувильская H.A., Ривкина E.M., Печерицына С.А., Суетин С.В., Лауринавичюс К.С., Лысенко A.M., Гиличинский Д.А. Новая галотолерантная бактерия из криопэга в вечной мерзлоте: описание Pychrobacter muriicola sp. nov // Микробиология. 2009. T.78. №1. С. 98-105.

70. Sugden D.E., Marchant D.R., Potter J.N., Souchez R.A., Denton G.H., Swisher C.C., Tison J.L. Preservation of Miocene glacier ice in East Antarctica //Nature. 1995. V.376. №6539. p. 412-414.

71. Shi Т., Reeves R.H., Gilichinsky D.A., Friedmann E.I. Characterization of viable bacteria from Siberian permafrost by 16S rDNA sequencing // Microbial Ecology. 1997. V.33. №3. p. 169-179.

72. Гиличинский Д.А., Горячкин C.B., Абрамов A.A., Демидов Н.Э., Долгих А.В., Зазовская Э.П., Конюшков Д.Е., Лупачев А.В., Мергелов Н.С., Федоров-Давыдов Д.Г., Почвы Антарктиды и их мерзлотно-

температурные режимы // Материалы докладов VI съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева, всероссийской с международным участием научной конференции "Почвы России: современное состояние, перспективы изучения и использования". 2012: Петрозаводск. С. 190-191.

73. Федоров-Давыдов Д.Г., Зазовская Э.П., Седов С.Н., Дергачева М.И., Кривушин К.В., Миронов В.А., Условия почвообразования и разнообразие почв в оазисе Ширмахера (Восточная Антарктида) // Материалы докладов VI съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева, всероссийской с международным участием научной конференции "Почвы России: современное состояние, перспективы изучения и использования". 2012: Петрозаводск. С. 224-225.

74. Vishniak H.S., The microbiology of Antarctic soils, in Antarctic Microbiology. Willey/Liss, New York, Friedmann E.I., Editor 1993, Wiley-Liss: New York, USA. p. 297-341.

75. Ruisi S., Barreca D., Selbmann L., Zucconi L., Onofri S. Fungi in Antarctica // Reviews in Environmental Science and Biotechnology. 2007. V.6. №1. p. 127141.

76. Ozerskaya S., Kochkina G., Ivanushkina N., Gilichinsky D.A. Fungi in permafrost // Permafrost Soils. 2009. p. 85-95.

77. Bobrov A.A., Siegert C., Andreev A.A., Schirrmeister L. Testaceans (Protozoa: Testacea) in Quaternary Permafrost Sediments of Bykovsky Peninsula, Arctic Yakutia // Biology Bulletin. 2003. V.30. №2. p. 191-206.

78. Yashina S., Gubin S., Maksimovich S., Yashina A., Gakhova E., Gilichinsky D. Regeneration of whole fertile plants from 30,000-y-old fruit tissue buried in Siberian permafrost // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2012.

79. Brock T.D., Brock K.M., Belly R.T., Weiss R.L. Sulfolobus: a new genus of sulfur-oxidizing bacteria living at low pH and high temperature // Archives of Microbiology. 1972. V.84. №1. p. 54-68.

80. Stetter K.O. Extremophiles and their adaptation to hot environments // FEBS Lett. 1999. V.452. №1-2. p. 22-5.

81. Kristjansson J.K. Thermophilic bacterial991, Boca Raton, FL, USA: CRC press, Inc.

82. Bonch-Osmolovskaya E.A., Miroshnichenko M.L., Kostrikina N.A., Chernych N.A., Zavarzin G.A. Thermoproteus uzoniensis sp. nov., a new extremely thermophilic archaebacterium from Kamchatka continental hot springs //Archives of Microbiology. 1990. V.154. №6. p. 556-559.

83. Perevalova A.A., Kolganova T.V., Birkeland N.K., Schleper C., Bonch-Osmolovskaya E.A., Lebedinsky A.V. Distribution of Crenarchaeota representatives in terrestrial hot springs of Russia and Iceland // Applied and Environmental Microbiology. 2008. V.74. №24. p. 7620-8.

84. Рябчикова Е.И., Саранина И.В., Емельянова E.K., Пучкова Л.И., Торок Т.Т., Власов В.В., Репин В.Е. Выделение бактерий рода Paenibacillus из почвы и источников долины Гейзеров (Камчатка) // Микробиология. 2010. Т.79. №5. С. 705-713.

85. Barns S.M., Fundyga R.E., Jeffries M.W., Расе N.R. Remarkable archaeal diversity detected in a Yellowstone National Park hot spring environment // Proceedings of the National Academy of Sciences. 1994. V.91. №5. p. 1609.

86. Huber R., Burggraf S., Mayer Т., Barns S.M., Rossnagel P., Stetter K.O. Isolation of a hyperthermophilic archaeum predicted by in situ RNA analysis // Nature. 1995. V.376. №6535. p. 57-58.

87. Stetter K.O. A brief history of the discovery of hyperthermophilic life // Biochemical Society Transactions. 2013. V.41. №1. p. 416-420.

88. Huber R., Kristjansson J.K., Stetter K.O. Pyrobaculum gen. nov., a new genus of neutrophilic, rod-shaped archaebacteria from continental solfataras growing optimally at 100 С //Archives of Microbiology. 1987. V.149. №2. p. 95-101.

89. Blochl E., Rachel R., Burggraf S., Hafenbradl D., Jannasch H.W., Stetter K.O. Pyrolobus fumarii, gen. and sp. nov., represents a novel group of archaea,

extending the upper temperature limit for life to 113 degrees C // Extremophiles. 1997. V.l. №1. p. 14-21.

90. Huber H., Hohn M.J., Stetter K.O., Rachel R. The phylum Nanoarchaeota: present knowledge and future perspectives of a unique form of life // Research in Microbiology. 2003. V.154. №3. p. 165-71.

91. Fiala G., Stetter K.O. Pyrococcus furiosus sp. nov. represents a novel genus of marine heterotrophic archaebacteria growing optimally at 100 C // Archives of Microbiology. 1986. V.145. №1. p. 56-61.

92. Zillig W., Holz I., Janekovic D., Schäfer W., Reiter W.D. The Archaebacterium Thermococcus celer represents, a novel genus within the thermophilic branch of the Archaebacteria II Systematic and Applied Microbiology. 1983. V.4. №1. p. 88-94.

93. Neuner A., Jannasch H.W., Belkin S., Stetter K.O. Thermococcus litoralis sp. nov.: a new species of extremely thermophilic marine archaebacteria // Archives of Microbiology. 1990. V.153. №2. p. 205-207.

94. Pikuta E.V., Marsic D., Itoh T., Bej A.K., Tang J., Whitman W.B., Ng J.D., Garriott O.K., Hoover R.B. Thermococcus thioreducens sp. nov., a novel hyperthermophilic, obligately sulfur-reducing archaeon from a deep-sea hydrothermal vent // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2007. V.57. №Pt 7. p. 1612-8.

95. Huber R., Langworthy T.A., König H., Thomm M., Woese C.R., Sleytr U.B., Stetter K.O. Thermotoga maritima sp. nov. represents a new genus of unique extremely thermophilic eubacteria growing up to 90 C // Archives of Microbiology. 1986. V.144. №4. p. 324-333.

96. Bonch-Osmolovskaya E.A., Miroshnichenko M.L., Chernykh N.A., Kostrikina N.A., Pikuta E.V., Rainey F.A. Reduction of Elemental Sulfur by Moderately Thermophilic Organotrophic Bacteria and the Description of Thermoanaerobacter sulfurophilus sp. nov. //Microbiology. 1997. V.66. №5. p. 483-489.

97. De Clerck E., Gevers D., Sergeant K., Rodriguez-Diaz M., Herman L., Logan N.A., Van Beeumen J., De Vos P. Genomic and phenotypic comparison of Bacillus fumarioli isolates from geothermal Antarctic soil and gelatine // Research in Microbiology. 2004. V.155. №6. p. 483-90.

98. Muñoz P.A., Flores P.A., Boehmwald F.A., Blarney J.M. Thermophilic bacteria present in a sample from Fumarole Bay, Deception Island // Antarctic Science. 2011. V.l. №1. p. 1-7.

99. Stetter K.O. History of discovery of the first hyperthermophiles // Extremophiles. 2006. V.10. №5. p. 357-62.

100. Stetter K.O., König H., Stackebrandt E. Pyrodictium gen. nov., a new genus of submarine disc-shaped sulphur reducing archaebacteria growing optimally at 105 degree C // Systematic and Applied Microbiology. 1983. V.4. №4. p. 535-551.

101. Parameswaran A.K., Provan C.N., Sturm F.J., Kelly R.M. Sulfur reduction by the extremely thermophilic archaebacterium Pyrodictium occultum II Applied and Environmental Microbiology. 1987. V.53. №7. p. 1690.

102. Schicho R.N., Ma K., Adams M.W., Kelly R.M. Bioenergetics of sulfur reduction in the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus furiosus II Journal of Bacteriology. 1993. V.175. №6. p. 1823-1830.

103. Zillig W., Stetter K.O., Schafer W., Janekovic D., Wunderl S., Holz I., Palm P. Thermoproteales: A novel type of extremely thermoacidophilic anaerobic archaebacteria isolated from Icelandic solfataras // Zentralblatt für Bakteriologie Mikrobiologie und Hygiene. 1981. V.2. №3. p. 205-227.

104. Fischer F., Zillig W., Stetter K.O., Schreiber G. Chemolithoautotrophic metabolism of anaerobic extremely thermophilic archaebacteria // Nature. 1983. 301. №5900. p. 511-513.

105. Schönheit P., Schäfer T. Metabolism of hyperthermophiles // World Journal of Microbiology and Biotechnology. 1995. V.ll. №1. p. 26-57.

106. Hiigler M., Huber H., Stetter K.O., Fuchs G. Autotrophic C02 fixation pathways in archaea (Crenarchaeota) // Archives of Microbiology. 2003. V.179. №3. p. 160-173.

107. LeMasurier W., Thomson J.W., Baker P., Kyle P., Rowley P., Smellie J., Verwoerd W. Volcanoes of the Antarctic plate and southern oceans. V.48. 1990: American Geophysical Union.

108. Soo R.M., Wood S.A., Grzymski J.J., McDonald I.R., Cary S.C. Microbial biodiversity of thermophilic communities in hot mineral soils of Tramway Ridge, Mount Erebus, Antarctica // Environmental Microbiology. 2009. V.ll. N23. p. 715-728.

109. Hudson J.A., Daniel R.M. Enumeration of thermophilic heterotrophs in geothermally heated soils from Mount Erebus, Ross Island, Antarctica // Applied and Environmental Microbiology. 1988. V.54. №2. p. 622.

110. Poli A., Esposito E., Lama L., Orlando P., Nicolaus G., De Appolonia F., Gambacorta A., Nicolaus B. Anoxybacillus amylolyticus sp. nov., a thermophilic amylase producing bacterium isolated from Mount Rittmann (Antarctica) // Systematic and Applied Microbiology. 2006. V.29. №4. p. 300307.

111. Nicolaus B., Improta R., Manca M.C., Lama L., Esposito E., Gambacorta A.

Alicyclobacilli from an unexplored geothermal soil in Antarctica: Mount Rittmann // Polar Biology. 1998. V.19. №2. p. 133-141.

112. Nicolaus B., Lama L., Esposito E., Bellitti M.R., Improta R., Panico A., Gambacorta A. Extremophiles in Antarctica // Italian Journal of Zoology. 2000. V.67. №S1. p. 169-174.

113. Nicolaus B., Marsiglia F., Esposito E., Trincone A., Lama L., Sharp R., Prisco G., Gambacorta A. Isolation of five strains of thermophilic eubacteria in Antarctica//Polar Biology. 1991. V.ll. №7. p. 425-429.

114. Nazina T.N., Tourova T.P., Poltaraus A.B., Novikova E.V., Grigoryan A.A., Ivanova A.E., Lysenko A.M., Petrunyaka V.V., Osipov G.A., Belyaev S.S.,

Ivanov M.V. Taxonomic study of aerobic thermophilic bacilli: descriptions of Geobacillus subterraneus gen.nov., sp. nov. and Geobacillus uzenensis sp. nov. from petroleum reservoirs and transfer of Bacillus stearothermophilus, Bacillus thermocatenulatus, Bacillus thermoleovorans, Bacillus kaustophilus, Bacillus thermoglucosidasius and Bacillus thermodenitrificans to Geobacillus as the new combinations G. stearothermophilus, G. thermocatenulatus, G. thermoleovorans, G. kaustophilus, G. thermoglucosidasius and G. thermodenitrificans II International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2001. V.51. №2. p. 433-446.

115. Imperio T., Viti C., Marri L. Alicyclobacillus pohliae sp. nov., a thermophilic, endospore-forming bacterium isolated from geothermal soil of the north-west slope of Mount Melbourne (Antarctica) // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2008. V.58. №1. p. 221-225.

116. Llarch A., Logan N.A., Castellvi J., Prieto M.J., Guinea J. Isolation and Characterization of Thermophilic Bacillus spp. from Geothermal Environments on Deception Island, South Shetland Archipelago // Microbial Ecology. 1997. V.34. №1. p. 58-65.

117. Logan N.A., De Clerck E., Lebbe L., Verhelst A., Goris J., Forsyth G., Rodriguez-Diaz M., Heyndrickx M., De Vos P. Paenibacillus cineris sp. nov. and Paenibacillus cookii sp. nov., from Antarctic volcanic soils and a gelatin-processing plant // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2004. V.54. №4. p. 1071-1076.

118. Smith R.I.L. The thermophilic bryoflora of Deception Island: unique plant communities as a criterion for designating an Antarctic Specially Protected Area //Antarctic Science. 2005. V.17. №1. p. 17-27.

119. Bargagli R., Broady P.A., Walton D.W.H. Preliminary investigation of the thermal biosystem of Mount Rittmann fumaroles (northern Victoria Land, Antarctica) // Antarctic Science-Institutional Subscription. 1996. V.8. N22. p. 121-126.

120. LeMasurier W.E., Wade F.A. Fumarolic activity in marie byrd land, antarctica // Science. 1968. V.162. №3851. p. 352-352.

121. Corr H.F.J., Vaughan D.G. A recent volcanic eruption beneath the West Antarctic ice sheet//Nature Geoscience. 2008. V.l. №2. p. 122-125.

122. Martin A.P., Cooper A.F., Dunlap W.J. Geochronology of Mount Morning, Antarctica: two-phase evolution of a long-lived trachyte-basanite-phonolite eruptive center//Bulletin of Volcanology. 2010. У.12. №3. p. 357-371.

123. Perchiazzi N., Folco L., Mellini M. Volcanic ash bands in the Frontier Mountain and Lichen Hills blue-ice fields, northern Victoria Land // Antarctic Science. 1999. V.ll. №03. p. 353-361.

124. Wilch T.I., Mcintosh W.C., Dunbar N.W. Late Quaternary volcanic activity in Marie Byrd Land: Potential 40Ar/39Ar-dated time horizons in West Antarctic ice and marine cores // Geological Society of America Bulletin. 1999. V.ll 1. №10. p. 1563-1580.

125. Заварзин Г.А., Карпов Г.А., Горленко B.M. Кальдерные микроорганизмы. 1989: Наука. 119 с.

126. Лобков Е.Г. Вулканы и живые организмы (экологические проблемы в биовулканологии) // Новое в жизни, науке, технике, серия «Биология». М.: Знание. 1988. 62 с.

127. Кузякина Т.И. Экология и геохимическая деятельность микроорганизмов на активных вулканах и в гидротермах (остров Кунашир, Курильские острова; Камчатка. 2004: Дальнаука Владивосток. 252 с.

128. Griggs R.F. The Beginnings of Revegetation in Katmai Valley (Part IX of Series) // The Ohio Journal of Science. 1919. V.19. №6. p. 318-342.

129. Griggs R.F. The Colonization of the Katmai Ash, a New and Inorganic" Soil" // American Journal of Botany. 1933. p. 92-113.

130. Grishin S.Y., Moral R., Krestov P.V., Verkholat V.P. Succession following the catastrophic eruption of Ksudach volcano (Kamchatka, 1907) // Plant Ecology. 1996. V.127. №2. p. 129-153.

131. Nanba К., King G.M., Dunfield К. Analysis of facultative lithotroph distribution and diversity on volcanic deposits by use of the large subunit of ribulose 1, 5-bisphosphate carboxylase/oxygenase // Applied and Environmental Microbiology. 2004. V.70. №4. p. 2245.

132. Dunfield K.E., King G.M. Molecular analysis of carbon monoxide-oxidizing bacteria associated with recent Hawaiian volcanic deposits // Applied and Environmental Microbiology. 2004. V.70. №7. p. 4242.

133. King G.M. Contributions of atmospheric CO and hydrogen uptake to microbial dynamics on recent Hawaiian volcanic deposits // Applied and Environmental Microbiology. 2003. V.69. №7. p. 4067.

134. Грегори Ф., Микрофлора воздуха, 1964, M.: Мир. 371 с.

135. Marchant R., Franzetti A., Pavlostathis S.G., Tas D.O., Erdbriigger I., Unyayar A., Mazmanci M.A., Banat I.M. Thermophilic bacteria in cool temperate soils: are they metabolically active or continually added by global atmospheric transport? // Applied Microbiology and Biotechnology. 2008. V.78. №5. p. 841-852.

136. Мун T.X., Кузякина Т.И., О доле органических соединений микрофлоры в вулканических пеплах, in Доклады Академии Наук СССР. 1976. С. 232-235.

137. Штина Э.А., Андреева В.М., Кузякина Т.И. Заселение водорослями вулканических субстратов // Ботанический журнал. 1992. Т.77. №8. С. 3342.

138. Allen С.С., Griffin С., Steele A., Wainwright N., Stansbery E. Microbial Life in Martian Regolith Simulant JSC Mars-1 // Lunar and Planetary Science XXXI. 2000. p. 100-110.

139. Mendez C., Garza E., Gulati P., Morris P.A., Allen C.C. Isolation and identification of microorganisms in JSC Mars-1 simulant soil.(abstract^ 2360). in 36th Lunar and Planetary Science Conference. 2005. Houston, Texas, USA.

140. Bondarenko N.V., Head J.W., Ivanov M.A. Present-Day Volcanism on Venus: Evidence from Microwave Radiometry // Geophysical Research Letters. 2010. V.37. p. L23202.

141. Lowell R.P., DuBose M. Hydrothermal systems on Europa // Geophysical Research Letters. 2005. V.32. p. L05202.

142. Garvin J.B., Sakimoto S.E.H., Frawley J.J., Schnetzler C.C., Wright H.M. Topographic evidence for geologically recent near-polar volcanism on Mars // Icarus. 2000. V.145. №2. p. 648-652.

143. Allen C.C., Oehler D.Z. Mud Volcanoes as Exploration Targets on Mars // LPI Contributions. 2010. V.1538. p. 5172.

144. Skinner J.J.A., Mazzini A. Martian mud volcanism: Terrestrial analogs and implications for formational scenarios // Marine and Petroleum Geology. 2009. V.26. №9. p. 1866-1878.

145. Mitrofanov I.G., Zuber M.T., Litvak M.L., Demidov N.E., Sanin A.B., Boynton W.V., Gilichinsky D.A., Hamara D., Kozyrev A.S., Saunders R.D. Water ice permafrost on Mars: Layering structure and subsurface distribution according to HEND/Odyssey and MOLA/MGS data // Geophysical Research Letters. 2007. V.34. №18. p. L18102.

146. Demidov N.E., Boynton W.V., Gilichinsky D.A., Zuber M.T., Kozyrev A.S., Litvak M.L., Mitrofanov I.G., Sanin A.B., Saunders R.S., Smith D.E. Water distribution in Martian permafrost regions from joint analysis of HEND (Mars Odyssey) and MOLA (Mars Global Surveyor) data // Astronomy Letters. 2008. V.34. №10. p. 713-723.

147. Демидов Н.Э. Закономерности распределения воды в приповерхностном грунте Марса, установленные на основе интерпретации данных нейтронных измерений // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук. 2011.

148. Squyres S.W., Kasting J.F. Early Mars: How warm and how wet? // Science. 1994. V.265. №5173. p. 744.

149. Braitseva O.A., Melekestsev I.V., Ponomareva V.V., Sulerzhitsky L.D. Ages of calderas, large explosive craters and active volcanoes in the Kuril-Kamchatka region, Russia//Bulletin of Volcanology. 1995. V.57. №6. p. 383-402.

150. Брайцева O.A., Мелекесцев И.В., Евтеева И.С., Лупикина Е.Г.

Стратиграфия четвертичных отложений и оледенения Камчатки // М.: Наука. 1968. С. 226.

151. Centro Geográfico del Ejército, Mapa Topográfica de Isla Decepción, 2005: Madrid, España.

152. Гиличинский Д.А., Звягинцев Д.Г., Хлебникова Г.М., Федоров-Давыдов Д.Г., Кудрявцева Н.Н., Воробьева Е.А. Микробиологический подход к изучению развития мёрзлых толщ // Геокриологические исследования (под ред. Э. Д. Ершова) МГУ: 221231. 1989. С. 221-232

153. Juck D.F., Whissell G., Steven В., Pollard W., McKay C.P., Greer C.W., Whyte L.G. Utilization of fluorescent microspheres and a green fluorescent protein-marked strain for assessment of microbiological contamination of permafrost and ground ice core samples from the Canadian High Arctic // Applied and Environmental Microbiology. 2005. V.71. №2. p. 1035-1041.

154. Roobol M.J. Historic volcanic activity at Deception Island // British Antarctic Survey Bulletin. 1973. V.32. p. 23-30.

155. Cline J.D. Spectrophotometric determination of hydrogen sulfide in natural waters // Limnology and Oceanography. 1969. V.14. №3. p. 454-458.

156. Lovley D.R., Phillips E.J.P. Organic matter mineralization with reduction of ferric iron in anaerobic sediments // Applied and Environmental Microbiology. 1986. V.51. №4. p. 683-689.

157. Кречетов П.П., Дианова T.M. Химия почв. Аналитические методы исследования, (учебное пособие)2009: Географический факультет МГУ Москва.

158. Hungate R.E. A roll tube method for cultivation of strict anaerobes // Methods in Microbiology. 1969. V.3. №PartB. p. 117-132.

159. Нетрусов А.И., Егорова М.А., Захарчук Л.М., Колотилова Н.Н., Котова И.Б., Семенова Е.В., Татаринова Н.Ю., Уголькова Н.В., Цавкелова Е.А., Фобкова А.Ф., Богданов А.Г., Данилова И.В., Динариева Т.Ю., Зинченко В.В., Исмаилов А.Д., Кураков А.В., Максимов В.Н., Милько Е.С., Никитина Е.П., Рыжкова Е.П., Семенов A.M., Хомякова Д.В., Чердынцева Т.А., Юдина Т.Г. Практикум по микробиологии: учебное пособие для студентов высших учебных заведений2005: М: Академия. 608с.

160. Reynolds E.S. The use of lead citrate at high pH as an electron-opaque stain in electron microscopy // The Journal of Cell Biology. 1963. V.17. №1. p. 208-212.

161. Smibert R.M., Krieg N.R., Phenotypic characterization, in Methods for General and Molecular Bacteriology, Gerhardt P., Murray R.G.E., Wood W.A.Krieg N.R., Editors. 1994, American Society for Microbiology: Washington, DC. p. 607-654.

162. Marmur J. A procedure for the isolation of deoxyribonucleic acid from microorganisms. //Journal of Molecular Biology. 1961. V.3. p. 208-218.

163. Ausubel F.M., Brent R., Kingston R.E., Moore D.D., Seidman J.G., Smith J.A., Struhl K. Current Protocols in Molecular Biology // Greene Publishing Associates/Wiley Inter- science, New York. 1990 V.l.

164. Jenney F.E., Prince R.C., Daldal F. Roles of the Soluble Cytochrome c2 and Membrane-Associated Cytochrome cy of Rhodobacter capsulatus in Photosynthetic Electron Transfer // Biochemistry. 1994. V.33. №9. p. 24962502.

165. Ратнер E.H., Ушаков B.M., Фихте Б.А. Оборудование для дезинтеграции микроорганизмов посредством экструзии. // Дезинтнграция микроорганизмов. Материалы всесоюзной конференции, Фихте Б.А. (ред.), Пущино. 1972. С. 240-248.

166. Sklarz M.Y., Angel R., Gillor О., Soares M.I.M. Evaluating amplified rDNA restriction analysis assay for identification of bacterial communities // Antonie van Leeuwenhoek. 2009. V.96. №4. p. 659-664.

167. Tamura К., Peterson D., Peterson N., Stecher G., Nei M., Kumar S. MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods // Molecular Biology and Evolution. 2011. V.28. №10. p. 2731-2739.

168. Amann R.I., Krumholz L., Stahl D.A. Fluorescent-Oligonucleotide Probing of Whole Cells for Determinative, Phylogenetic, and Environmental Studies in Microbiology // Journal of Bacteriology. 1990. V.172. №2. p. 762-770.

169. Gilichinsky D.A., Wagener S., Vishnevetskaya T.A. Permafrost microbiology // Permafrost and Periglacial Processes. 1995. V.6. №4. p. 281-291.

170. Звягинцев Д.Г., Гиличинский Д.А., Хлебникова Г.М., Федоров-Давыдов Д.Г., Кудрявцева Н.Н. Сравнительная характеристика микробных сообществ многолетнемёрзлых пород различного возраста и генезиса//Микробиология. 1990. Т.59. №3. С. 491-498.

171. Garrett R., Grisham С.М. Biochemistry 1995, Harcourt Brace, Fort Worth: Saunders College Publishing. 108-108.

172. Villemur R., Constant P., Gauthier A., Shareck M., Beaudet R. Heterogeneity between 16S ribosomal RNA gene copies borne by one Desulfitobacterium strain is caused by different 100-200 bp insertions in the 5 region // Canadian Journal of Microbiology. 2007. V.53. №1. p. 116-128.

173. Ray A.E., Stephanie A.C., Sheridan P.P., Gilbreath J., Shields M., Newby D.T., Fujita Y., Magnuson T.S. Intragenomic heterogeneityof thel6S rRNAgene in strain UFOl caused by 100-bp insertion in helix 6 // FEMS Microbiology Ecology. 2010. V.72. p. 343-353.

174. Saitou N., Nei M. The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees // Molecular Biology and Evolution. 1987. V.4. №4. p. 406-425.

175. Zarilla K.A.Perry J.J. Bacillus thermoleovorans, sp. nov., a Species of Obligately Thermophilic Hydrocarbon Utilizing Endospore-forming Bacteria // Systematic and Applied Microbiology. 1987. V.9. №3. p. 258-264.

176. Logan N.A., Berge O., Bishop A.H., Busse H.J., De Vos P., Fritze D., Heyndrickx M., Kämpfer P., Rabinovitch L., Salkinoja-Salonen M.S.

Proposed minimal standards for describing new taxa of aerobic, endospore-forming bacteria // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2009. V.59. №8. p. 2114-2121.

177. Spring S., Merkhoffer B., Weiss N., Kroppenstedt R.M., Hippe H., Stackebrandt E. Characterization of novel psychrophilic Clostridia from an Antarctic microbial mat: description of Clostridium frigoris sp. nov., Clostridium lacusfryxellense sp. nov., Clostridium bowmanii sp. nov. and Clostridium psychrophilum sp. nov. and reclassification of Clostridium laramiense as Clostridium estertheticum subsp. laramiense subsp. nov // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2003. V.53. №4. p. 1019-1029.

178. Collins M.D., Rodrigues U.M., Dainty R.H., Edwards R.A., Roberts T.A. Taxonomic studies on a psychrophilic Clostridium from vacuum-packed beef: Description of Clostridium estertheticum sp. nov // FEMS Microbiology Letters. 1992. V.96. №2-3. p. 235-239.

179. Yu Y., Xin Y.H., Liu H.C., Chen B., Sheng J., Chi Z.M., Zhou P.J., Zhang D.C. Sporosarcina antarctica sp. nov., a psychrophilic bacterium isolated from the Antarctic // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2008. V.58. №9. p. 2114-2117.

180. Reddy G.S.N., Prakash J.S.S., Srinivas R., Matsumoto G.I., Shivaji S. Leifsonia rubra sp. nov. and Leifsonia aurea sp. nov., psychrophiles from a pond in Antarctica // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2003. V.53. №4. p. 977-984.

181. An S.Y., Xiao T., Yokota A. Reclassification of Leifsonia aurea to the genus Rhodoglobus as Rhodoglobus aureus comb, nov., and emended description of Rhodoglobus vestalii Sheridan et al. 2003 II The Journal of General and Applied Microbiology. 2010. V.56. №1. p. 53-55.

182. Abramov A.A., Sletten R.S., Rivkina E.M., Mironov V.A., Gilichinsky D.A.

Antarctica, ice-free areas, permafrost, temperature regime, active layer // Earth. 2011. V.15. №3.p. 3-19.

183. Хлебникова Г.М., Гиличинский Д.А., Федоров-Давыдов Д.Г., Воробьева Е.А. Количественная оценка микроорганизмов в многолетнемёрзлых отложениях и погребённых почвах // Микробиология. 1990. Т.59. №1. С. 148-155.

184. Breezee J., Cady N., Staley J.T. Subfreezing growth of the sea ice bacterium "Psychromonas ingrahamii" //Microbial Ecology. 2004. V.47. №3. p. 300-304.

185. Mykytczuk N.C.S., Foote S.J., Omelon C.R., Southam G., Greer C.W., Whyte L.G. Bacterial growth at- 15° C; molecular insights from the permafrost bacterium Planococcus halocryophilus Orl // The ISME Journal. 2013.

186. Ortiz R., Vila J., Garcia A., Camacho A.G., Diez J.L., Aparicio A., Soto R., Viramonte J.G., Risso C., Menegatti N. Geophysical features of Deception Island // Recent Progress in Antarctic Earth Science. 1992. p. 143-152.

187. Baek S.-H., Yi T.-H., Lee S.-T., Im W.-T. Paenibacillus pocheonensis sp. nov., a facultative anaerobe isolated from soil of a ginseng field // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2010. V.60. №5. p. 1163-1167.

188. Monies M.J., Mercade E., Bozal N., Guinea J. Paenibacillus antarcticus sp. nov., a novel psychrotolerant organism from the Antarctic environment // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2004. V.54. №5. p. 1521-1526.

189. Acinas S.G., Marcelino L.A., Klepac-Ceraj V., Polz M.F. Divergence and redundancy of 16S rRNA sequences in genomes with multiple rrn operons // Journal of Bacteriology. 2004. V.186. №9. p. 2629.

190. Messner P., Pum D., Sara M., Stetter K.O., Sleytr U.B. Ultrastructure of the cell envelope of the archaebacteria Thermoproteus tenax and Thermoproteus neutrophilus //Journal of Bacteriology. 1986. V.166. N23. p. 1046-54.

191. Marchant D.R., Denton G.H., Swisher III C.C., Potter J.N. Late Cenozoic Antarctic paleoclimate reconstructed from volcanic ashes in the Dry Valleys region of southern Victoria Land // Geological Society of America Bulletin. 1996. V.108. №2. p. 181-194.

192. Connaris H., Cowan D., Ruffett M., Sharp R. J. Preservation of the hyperthermophile Pyrococcus furiosus // Letters in applied microbiology. 1991. V.13.№1. p.25-27.

193. Sakane T., Fukuda I., Itoh T., Yokota A. Long-term preservation of halophilic archaebacteria and thermoacidophilic archaebacteria by liquid drying // Journal of microbiological methods. 1992. V.16. №4. p.281-287.

194. Halik K. A. Preservation of some extremely thermophilic chemolithoautotrophic bacteria by deep-freezing and liquid-drying methods // Journal of microbiological methods. 1999. V.35. №2. p. 177-182.

195. Spring S. Preservation of Thermophilic Microorganisms // Methods in microbiology. 2006. №35. p.349-368.

196. Russell N. J., Harrisson P., Johnston I. A., Jaenicke R., Zuber M., Franks F., Wynn-Williams D. Cold adaptation of microorganisms [and discussion] // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. B, Biological Sciences. 1990. V.326 №1237 p.595-611.