Разнообразие бактерий в пелагической и придонной зонах пресноводного антарктического озера Радок (оазис Эймери) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.03, кандидат наук Карлов, Денис Сергеевич

• Карлов, Денис Сергеевич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Карлов, Денис Сергеевич

Оглавление

Введение

1 Обзор литературы

1.1 Антарктида

1.2 Антарктические оазисы и свободные ото льда участки суши

1.3 Антарктические поверхностные пресноводные озера

1.4 Методы и подходы, применяемые для изучения бактериального разнообразия в антарктических пресноводных озерах

1.5 Физико-химические факторы, влияющие на бактериальное разнообразие в поверхностных пресноводных озерах

1.5.1 Влияние низкой температуры

1.5.2 Адаптация к субоптимальным концентрациям питательного субстрата

1.5.3 Световой режим

1.6 Бактериальное разнообразие в поверхностных пресноводных озерах различных оазисов

и свободных ото льда участках суши Антарктиды

1.6.1 Бактериальное разнообразие в озерах оазисов и Земли Виктория Восточной Антарктиды

1.6.1.1 Оазис Ширмахера

1.6.1.2 Оазис Холмы Ларсеманн

1.6.1.3 Оазис Бангера

1.6.1.4 Оазис Вестфолль

1.6.1.5 Земля Виктории

1.6.2 Бактериальное разнообразие в озерах Западной Антарктиды, на примере озер острова Сигни и района залив Надежды

1.6.2.1 Остров Сигни (Южные Оркнейские острова)

1.6.2.2 Залив Надежды (Hope Bay)

1.7 Физико-географические условия расположения оазиса Эймери

1.8 Краткая история изучения озера Радок

1.9 Биологические исследования озера

2 Материалы и методы

2.1 Физико-химическая характеристика озера Радок

2.2 Отбор образцов воды

2.3 Обработка образцов воды и определение клеточных концентраций

2.4 Бактериальное культивирование

2.5 . Экстракция геномной ДНК

2.6 Амплификация генов 16S рРНК

2.7 Молекулярное клонирование

2.8 ПЦР с вектор-специфичными праймерами

2.9 Приготовление клеточных лизатов

2.10 Риботипирование ДНК фрагментов

2.11 Очистка ДНК

2.12 Секвенирование ДНК фрагментов

2.13 Анализ нуклеотидных последовательностей

2.14 Статистический анализ

3 Результаты и обсуждение

3.1 Сравнение двух библиотек 367А и 367В нижнего горизонта по области у3-у5

3.2 Сравнение двух экспериментальных библиотек 3Ж и 37R нижнего горизонта по области у4-у8

3.3 Анализ микробного разнообразия верхнего горизонта по трем (у3-у5, у4-у8, ПГ) областям гена 168 рРНК

3.4 Анализ микробного разнообразия 100 м горизонта по двум и v4-v8) областям гена 168 рРНК

3.5 Анализ микробного разнообразия 200 м горизонта по двум и v4-v8) областям гена 168 рРНК

3.6 Анализ микробного разнообразия нижнего 367 м горизонта по трем (у3-у5, у4-у8, ПГ) областям гена 168 рРНК

3.7 Сравнительный анализ микробного разнообразия 4-х горизонтов озера с использованием двух различных областей гена 168 рРНК

3.7.1 Сравнение микробного разнообразия 4-х горизонтов по области у3-у5 гена 168 рРНК

3.7.2 Сравнение микробного разнообразия 4-х горизонтов по области у4-у8 гена 168 рРНК

3.7.3 Сравнение микробного разнообразия 4-х горизонтов по объединенным данным областей у3-у5 и у4-у8 гена 168 рРНК

3.8 Сравнительный анализ трех (у3-у5, у4-у8, ПГ) областей гена 168 рРНК

3.9 Молекулярно-биологический анализ дополнительного образца (исток реки Межозерная (глубина 2 м)) по двум (у3-у5 и v4-v8) областям гена 168 рРНК

3.10 Культивирование бактерий филума Planctomycetes из 4-х горизонтов водного столба озера

3.11 Филогенетический анализ доминантных некультивируемых и культивируемых бактериальных филотипов

3.12 Значимые находки, имеющие отношение к холодным местообитаниям

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

БЛАГОДАРНОСТИ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разнообразие бактерий в пелагической и придонной зонах пресноводного антарктического озера Радок (оазис Эймери)»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы

Озерные экосистемы в Антарктиде являются уникальными объектами, представляющие из себя природные лаборатории для проведения фундаментальных исследований в области изучения связи между климатом, эволюционными процессами и молекулярной адаптацией микроорганизмов к экстремальным условиям существования (Rogers et al., 2007). Из-за крайне неблагоприятных климатических условий, сложившихся в Антарктиде за последние 14 млн. лет (Priscu et al., 2009), экосистемы континентальных водоемов, в том числе и пресноводных озер, отличаются крайне низкой концентрацией питательных веществ. Вследствие чего большинство пресноводных антарктических озер характеризуются упрощенными и укороченными пищевыми цепочками (Laybourn-Parry and Pearce, 2007). В таких водоемах существуют высокоприспособленные экстремофильные, преимущественно прокариотные реликтовые сообщества микроорганизмов (Нетрусов, 2004).

Большой интерес ученых направлен на изучение озерных бактерий как потенциальных источников новых необычных высокомолекулярных соединений - низкотемпературных ферментов и антифризовых белков (Laybourn-Parry and Pearce, 2007).

Актуальность изучения водной микробиологии пресноводных антарктических озер связана также с исследованием биогеохимических циклов, одну из ключевых ролей в которых играют бактерии водной толщи. В связи с этим встает необходимость в определении биоразнообразия и состава бактериальных сообществ в этих экосистемах в сопоставлении с физико-химическими параметрами среды.

В настоящее время, несмотря на резко увеличившийся интерес к подобного рода исследованиям, до сих пор работы в области молекулярной микробиологии антарктических пресноводных озер представлены в незначительном количестве по сравнению с водоемами более высоких широт. Отчасти это связано как с удаленностью самого континента, так и с суровостью климата на нем, что сокращает число мест для расположения полярных станций и, тем самым, существенно ограничивает доступ к озерам.

Стоит отметить, что работы, связанные с изучением бактериального разнообразия пресноводных озер в Западной Антарктиде, насчитывают несколько десятков статей, тогда как подобного рода исследования озер Восточной Антарктиды, представлены только в немногих публикациях (Huang et al., 2013, 2014; Logares et al., 2013; Michaud et al., 2012).

Таким образом, изучение биоразнообразия и структуры микробных сообществ антарктических озер вызывает повышенный интерес не только к проблеме функционирования

таких экстремальных экосистем, но и изучению механизмов адаптации и эволюции микроорганизмов к холоду, а также выявлению новых таксонов (Laybourn-Parry and Pearce, 2007). Помимо этого, данные водные объекты могут служить ключевым звеном в понимании того, как могут функционировать подобные экосистемы, возможно существующие на других ледовых планетах и лунах (Priscu et al., 2009).

Цель и задачи исследования

Цель работы - с использованием молекулярно-биологических и филогенетических методов охарактеризовать бактериальное разнообразие оз. Радок на примере изучения образцов различных горизонтов водного столба и истока реки Межозерной.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Сравнение 3-х областей (v3-v5, v4-v8 и полноразмерный ген) генов 16S рРНК, используемых в ПЦР для выявления бактериального разнообразия

2. Изучение и сравнение бактериального разнообразия 4-х горизонтов (от 1 до 367 м) водного столба оз. Радок

3. Изучение бактериального разнообразия дополнительного образца (глубина 2 м) в районе истока реки Межозерная

4. Культивирование бактерий филума Planctomycetes водного столба оз. Радок

Научная новизна

Впервые методом секвенирования бактериальных генов 16S рРНК выявлено и описано бактериальное разнообразие самого глубокого в Антарктиде поверхностного пресноводного озера Радок. Впервые для изучения бактериальных сообществ антарктического озера были использованы праймерные системы сразу на три различные области гена 16S рРНК (полноразмерного гена, v3-v5 и v4-v8 областей), тогда как в работах других авторов, посвященных микробной молекулярной экологии антарктических озер, использовали не более одной области данного гена. Такой подход позволил более широко охарактеризовать бактериальное разнообразие оз. Радок. Так, впервые благодаря использованию области v4-v8 гена 16S рРНК выявленные нами в оз. Радок представители филума Planctomycetes (3 филотипа из сем. Planctomycetaceae и 1 из сем. Phycisphaeraceae), оказались в числе доминирующих филумов бактериальных сообществ пресноводных антарктических озер. Полученные в работе последовательности генов 16S рРНК депонированы в международную базу данных NCBI под номерами: JF901736-JF901755, KR811200 - KR811209.

Теоретическая и практическая значимость

Полученные результаты расширяют наше представление о составе и разнообразии бактериальных сообществ пресноводных антарктических озер, что способствует пониманию механизмов функционирования и адаптации бактериальных сообществ в течение длительного периода времени к изменяющимся факторам внешней среды. Данные экосистемы, практически неподверженные антропогенному влиянию, служат прекрасной моделью для изучения и отслеживания любых природных изменений, влияющих на бактериальный состав этих деликатных водных объектов.

Также показано, что для более полного описания бактериального разнообразия пресноводных антарктических озер, необходимо использовать как минимум две области гена 16S рРНК, что немаловажно, если иметь в виду биотехнологический потенциал этих водоемов. Чем лучше мы будем знать их бактериальный состав, тем больше шансов для обнаружения полезных веществ и их применения в промышленности.

Апробация работы

Основные материалы работы были представлены на международных и российских конференциях и симпозиумах: 13-ой и 14-ой Пущинских конференциях молодых ученых "Биология-наука 21-го века" (Пущино, 2009, 2010); ежегодной конференции молодых ученых ОМРБ ПИЯФ им. Б.П. Константинова РАН (Гатчина, 2009, 2011); VI Молодежной школе-конференции с международным участием "Актуальные аспекты современной микробиологии" (Москва, 2010); 5-ая Всероссийская конференция молодых ученых: "Стратегия взаимодействия микроорганизмов и растений с окружающей средой" (Саратов, 2010); III Всероссийский с международным участием конгресс студентов и аспирантов-биологов «Симбиоз-Россия» (Н. Новгород, 2010); The 4th International conference on Polar and Alpine Microbiology (Ljubljana, Slovenia, 2011); CAREX Conference on Life in Extreme Environments (Dublin, Ireland, 2011); 14th International Symposium on Microbial Ecology (Copenhagen, Denmark, 2012); 1-ая Всероссийская научная школа-конференция по Астробиологии (Пущино, Моск. обл., 2012), II Конференция молодых учёных и специалистов «КМУС» (Гатчина, 2015).

Положения, выносимые на защиту:

1. Во всех изученных горизонтах озера доминирующей группой бактерий оказался видовой комплекс, состоящий из трех филотипов, близкородственных виду-кандидату "Candidatus" Planktophila limnetica из Actinobacteria.

2. Состав бактериальных сообществ в различных горизонтах значительно варьировал как на уровне филумов, так и филотипов, несмотря на однородные физико-химические характеристики водного столба озера.

3. Секвенирование как минимум двух областей (v3-v5 и v4-v8) генов 16S рРНК, амплифицированных в ПЦР, позволяет полнее охарактеризовать бактериальное разнообразие.

4. Из 40 выявленных филотипов 33 оказались новыми неизвестными видами (из них 14 филотипов - неидентифицированые).

Место проведения работы и сотрудничество

Молекулярно-биологическая и биоинформационная часть работы выполнена в лаборатории криоастробиологии ФГБУ Петербургского института ядерной физики им. Б.П. Константинова "Курчатовский центр", Гатчина (зав., к.б.н. С.А. Булат). Процедуры подготовки пробоотбора и последующей обработки образцов замороженной воды (плавление, концентрирование и пр.) проводили в сертифицированных по чистоте помещениях (класса 10000 с ламинаром класса 100) лаборатории гляциологии и геофизики окружающей среды (Университет Дж. Фурье, Гренобль, Франция).

Отбор проб озерной воды произведен согласно предоставленным инструкциям со всеми предосторожностями против возможной контаминации участниками 50-й Российской антарктической экспедиции: Кузнецовым В.Л., Андреевым М.П. и Куцурубой А.И. Образцы воды в замороженном состоянии на НИС «Академик Федоров» были доставлены в Гренобль.

Клеточные концентрации бактерий определены методом проточной цитофлуориметрии D. Marie на биологической станции в Роскоффе (Франция) как описано ранее (Alekhina et al., 2007).

Культивирование микроорганизмов из образцов воды оз. Радок, выполнено И. А. Куличевской (лаб. микробиологии болотных экосистем, ФГБУ ИНМИ РАН, Москва).

Работа выполнена при финансовой поддержке проекта РФФИ 07-04-00646.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 2 статьи и 8 тезисов.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1 Антарктида

Антарктический материк почти целиком находится в пределах полярного круга и является самым холодным и сухим континентом на Земле. Топографически, геологически и гляциологически он разделен на Восточную и Западную Антарктиду, между которыми проходят, протяженностью около 4000 км, Трансантарктические горы. Антарктида почти полностью покрыта мощным ледниковым щитом, достигающим 4,8 км в толщину и содержащим около 80 % запаса всех пресных вод планеты и более 90 % мирового объема льда (Convey, 2013).

На основе температурных, климатических и флористических характеристик Антарктику можно упрощенно разделить на три биогеографические зоны: субантарктика, приморская Антарктида и континентальная Антарктида (Convey, 2013). К субантарктике условно относится кольцо окружающих континент океанических островов, расположенных между 45° ю.ш. и антарктической полярной фронтальной зоной (Convey, 2007). Острова этой зоны характеризуются относительно высоким уровнем осадков, а также умеренными не подверженными резким перепадам температурами в сравнении с двумя другими регионами. Приморская Антарктида включает в себя острова, образованные южно-антильский хребетом, и западную прибрежную часть Антарктического полуострова. Криптогамные каменистые пустыни образуют, возможно, наиболее типичные условия для процессов вегетации в этом районе, особенно в местах, расположенных вблизи активности позвоночных животных и обогащенных азотистыми соединениями (Smith, 1984; Chong et al., 2013). Континентальная Антарктида включает основную часть континента, а также восточные и южные части антарктического полуострова. Наземные экосистемы этой части ограничены небольшим количеством участков свободных от ледникового покрова: это - так называемые оазисы, а также горные хребты и нунатаки (Convey et al., 2012a).

Большая часть биологических исследований в Антарктиде проводится в контексте попытки понять: как жизнь развивалась и продолжает выживать и функционировать в одних из самых экстремальных природных услових на Земле (Convey et al., 2012a).

1.2 Антарктические оазисы и свободные ото льда участки суши

«С первых дней изучения Антарктиды особое внимание исследователей многих стран привлекали свободные от ледникового покрова участки краевой зоны материка - антарктические

оазисы» (Симонов, 1970). Исключительный интерес к ним связан с тем, что они нарушают привычную картину характерного для Антарктиды ледникового ландшафта (Таубер, 1956).

К настоящему моменту в научном сообществе до сих пор нет общепринятой формулировки термина антарктический оазис. Ниже приведено определение, данное Сократовой И.Н. на основе анализа и обобщения основных научных работ 50-ых - 70-ых гг. с современными представлениями об этих природных объектах.

Антарктические оазисы - это свободные от ледникового покрова участки прибрежной зоны Антарктиды площадью от нескольких десятков до нескольких тысяч квадратных километров, которые характеризуются местным климатом, в значительной мере определяемым окружающим ледниковым покровом и существованием незамерзающей воды (обычно в виде системы сезонных ручьев и непромерзающих озер); они имеют примитивные криогенно-структурные почвы и биоту (Сократова, 2007). Антарктические оазисы - это своеобразный район с уникальной природой и большим количеством водоемов. Свойства и гидрологические режимы большинства из них не похожи на свойства и режимы других озер мира (Федорова, 2003).

Первые открытия антарктических оазисов относятся к концу 19 - началу 20 века. В это же время проводятся также и первые исследования этих свободных ото льда районов Антарктиды. Поначалу, и вплоть до середины 20 века, изучение оазисов носило эпизодический характер с судов и самолетов (Симонов, 1970). И только с момента подготовки и проведения Международного геофизического года (1957-1958) антарктические оазисы становятся объектом более планомерных и детальных исследований.

Со временем открытия антарктических оазисов было дано несколько научных объяснений происхождения этих свободных от ледникового покрова участков материка. Однако к настоящему моменту наиболее жизнеспособными версиями являются: «орографическая гипотеза», или «теория обтекания» предложенная Апфелом Э.Т. (Гляциологический словарь, 1984) и «климатическая гипотеза» выдвинутая Григорьевым Н.Ф. (Григорьев, 1962). В орографической гипотезе основным фактором, обуславливающим существование оазисов, является рельеф, который препятствует стоку льда из внутренних районов континента, отводя в сторону ледяные массы. Климатическая гипотеза как первопричину выдвигает на первое место потепление климата, и как следствие этого, произошедшее отступление ледника от побережья Антарктиды. Далее, по мере сокращения ледника, в независимости от способа происхождения оазиса, в силу вступает так называемый «оазисный эффект» (Марков и др., 1968), когда в действие приводятся различные химические и физические процессы, способствующие увеличению площади оазисов, кроме того, в работе Маркова с соавторами (1968) была сделана также попытка объединения «антагонистических» орографической и климатической гипотез (Сократова, 2010).

Южные Оркнейские острова А Т II Ч п 1 С, V. л в п

1Р£

е0' СКОШЛ

о

"СТ.

в 3 ^

залив Надежды миге.

УЭ,\АЕЛЛЛ

3 • ,

* О ¿1 О я ,

■ у

„ ш»выр пеан

МОП

Ранне

МОРЕ

90" ЛМУЛСЕНЛ

о

оазис Ширмахера

$о-

оазис Эймери

О

о.

№.

оазис Холмы Ларсеманн

80-

°

оазис Вестфолль

лЬг

/ч

ШфПЬф г

Росс»

О

оазис Бангера а:

120*

МОРЕ

РОССА

ТИХИЙ ОКЕАН

_154С_

О

12<Г

1В0-

500 1000

Земля Виктории АНТАРКТИКА

Рисунок 1. Расположение антарктических оазисов и свободных ото льда участков суши Антарктики, представленных в обзоре.

Все антарктические низменные оазисы во время последнего ледникового максимума (26 тыс. лет назад) были покрыты льдом, о чем свидетельствуют ледниковые отложения и следы ледников на поверхности скал. Вопрос о возрасте антарктических оазисов, также как, и проблема происхождения, до сих пор остается открытым. Но последние данные показывают, что отступление ледника в большинстве оазисов началось около 10 - 12 тысяч лет назад в период начала Голоцена (Большиянов, 1990; Веркулич, 2003). Площадь, занимаемая антарктическими оазисами, в зависимости от автора оценивается от 0,03 до 0,3 % всей площади Антарктиды (Сократова, 2010).

Оазисы Восточной Антарктиды, располагаясь в краевой части материка, обладают специфическим местным климатом, отличным от остальной прибрежной зоны. Главная роль в формировании местных климатов принадлежит подстилающей поверхности в противоположность зоне побережья, где основными климатообразующими факторами являются солнечная радиация и атмосферная циркуляция. Подстилающая поверхность является фактором, определяющим основное отличие между радиационным балансом оазисов и ледяных поверхностей Антарктиды. Также каменистая поверхность характеризуется повышенной величиной поглощенной радиации (низким альбедо) в сравнении с окружающими ледниками.

Поглощая значительное количество солнечной энергии, подстилающая поверхность, тем самым, представляют собой некий аккумулятор тепла, формирующий климат оазисов. Стоит отметить, что запас тепла происходит не только в коренных породах, но и в многочисленных озерах, располагающихся на территории оазисов и являющихся их неотъемлемой частью (Симонов, 1970).

Благодаря положительному радиационному балансу в антарктических оазисах образуется и своеобразный температурный режим, на формирование которого оказывают влияние ряд факторов. Прежде всего температура воздуха обусловливает огромное влияние охлаждающего эффекта окружающего ледникового покрова, то есть для наименее удаленных участков оазиса от ледового склона характерны наиболее низкие температуры; также немаловажную роль играют широтное расположение оазисов и их размеры (Симонов, 1970).

Ветровой режим антарктического побережья является одним из главных факторов, определяющих суровость климата этого континента. Он формируется как под воздействием циркуляционных процессов, так и под влиянием местных физико-географических особенностей. Помимо циклонического, на местный климат оазисов также влияет стоковый ветер, скользящий по склону ледяного купола к краю континента. Несмотря на то, что стоковые ветры в прибрежных районах Антарктиды обычно слабее циклонических, по своему характеру они являются наиболее суровыми с преобладанием низкой температуры и резкой порывистостью (Симонов, 1970).

1.3 Антарктические поверхностные озера

Являясь неотъемлемой частью ландшафта антарктических оазисов, озера представляют собой важнейшее звено, способствующее более тесному взаимодействию растительного и животного мира в исключительно суровых условиях существования (Симонов, 1970). Из-за постоянного длительного воздействия низких температур, а также низкого уровня фотосинтетически активной радиации (ФАР) антарктические озера являются экстремальными для жизни и крайне непродуктивными водными системами (Campbell & Arap, 1989). Увеличение продуктивности отмечается только в тех озерах, где наблюдаются значительные внешние поступления аллохтонного углерода и неорганических веществ, например, в озерах, соседствующих с колониями пингвинов (Laybourn-Parry, Quayle & Henshaw, 2002). Таким образом, бактериальный рост в таких бедных озерах ограничивается не только низкой температурой, но также скудным содержанием углеродного субстрата и низким уровнем неорганических и органических элементов, таких как азот и фосфор (Laybourn-Parry, 2004).

Помимо пресноводных озер, в Антарктиде встречаются относительно большое число соленых и гиперсоленых озер, которым ранее оказывалось несравненно больше внимания, чем континентальным пресноводным системам (Laybourn-Parry, 1991). За последние два десятилетия интерес к пресноводным водоемам заметно повысился как в плане лимнологического изучения (Sawstrom, 2008), так и в более узком направлении, связанном с исследованием микробного разнообразия (Pearce, 2003; Schiaffino et al., 2009). Стоит отметить, что, как и ранее, интерес ученых к пресноводным системам территориально привязан, в основном, к району антарктического полуострова и окружающим его островам в Западной Антарктиде (Goldman et al., 1972; Heywood, 1978). Что очевидно связано с наличием большого числа антарктических станций в данном районе и, как следствие, с высокой доступностью озер, по сравнению с водоемами Восточной Антарктиды. Кроме того, в связи с экстремальными условиями для жизни и работы, изучение антарктических озер проводится в основном в летний период времени, тем самым, информация о функционировании таких объектов в остальные времена года весьма ограничена.

Важная особенность как соленых, так и пресных антарктических озер в том, что эти водные объекты в большинстве своем не подвержены антропогенному воздействию, тем самым, они сохраняют в нетронутом виде свои биотопы. Такие уникальные системы очень чувствительны к любым внешним изменениям, что делает их не только важнейшим индикатором окружающей среды, но и позволяет изучать механизмы воздействия различных экологических факторов на эти "островки" жизни (Quayle et al., 2002).

Таким образом, уникальная комбинация таких экстремальных условий среды создает и поддерживает в антарктических озерах простые укороченные пищевые цепочки с отсутствием мегафауны. В такой ситуации основную экосистемную роль в озерах выполняет так называемая микробиальная "петля", ключевой компонент которой представлен бактериями и простейшими эукариотами (Protozoa), а также планктонными водорослями и мелкими ракообразными (Laybourn-Parry, 2002, 2009). Тем не менее, в случае с прокариотными сообществами, обитающими в антарктических озерах, информация ограничивается только немногими регионами этого континента (Michaud, 2012).

1.4 Методы и подходы, применяемые для изучения бактериального разнообразия в

антарктических пресноводных озерах

Первым на существование микробной жизни на антарктическом континенте указал врач-бактериолог Эрик Экелёф - участник шведской антарктической экспедиции 1901-1903 гг (Ekelof, 1908a). Это сообщение затем неоднократно подтверждалось различными авторами (Pirie, 1912;

Gazert, 1912), описавшими бактерий, выявленных из водных и почвенных образцов. Немного позже гетеротрофных бактерий в Антарктиде, способных к активному делению и росту при низких температурах, описал Маклин (McLean, 1918a; Mojib, 2009).

Ранние микробиологические работы по изучению антарктических пресноводных озерных систем проводились с использованием классических методов культивирования и прямого микроскопирования водных образцов (Pearce et al., 2003). Одними из первых подобного рода исследований проводились на озерах островов Субантарктики, а также на континентальных озерах Ванда и Бонну (Goldman, 1967; Чеботарев, 2003). Применение же молекулярно-биологических методов для изучения разнообразия и экологии микроорганизмов в природных образцах началось примерно с конца 1980-х годов (Head et al., 1998). Данные методы, основанные на изучении последовательности ДНК, полностью перевернули представление о микробном разнообразии в природе, существенно расширив возможности изучения любых экониш, в том числе и холодных мест обитания (Брюханов, 2012). Общепринятым в данный момент является мнение, что культивированию поддаются менее 0,1 % видов прокариот, существующих на Земле. Наиболее популярными молекулярно-биологическими методами изучения бактериальных сообществ антарктических озер являются: метод разделения в градиентных гелях и клонирования ампликонов генов 16S рРНК (Huang et al., 2013; Villaescusa et al., 2013; Michaud et al., 2012; Kojima et al., 2014), ДГГЭ (Foreman et al., 2011; Karr et al., 2003; Villaescusa et al., 2010; Schiaffino et al., 2009), а также FISH-гибридизация, при условии достаточности биомассы (Pearce et al., 2003; Pearce, 2005).

Нередко для более полного "вскрытия" микробного разнообразия некоторые авторы используют комбинацию сразу из нескольких методов (Huang et al., 2013; Foreman et al., 2011). Например, Дэвид Пирс первым применил для изучения бактериального разнообразия в пресноводном антарктическом озере Мох одновременно методы ДГГЭ (денатурирующий градиентный гель-электрофорез) и FISH (флуоресцентная гибридизация in situ) (Pearce et al., 2003).

Краеугольным камнем в любом исследовании микробного разнообразия, в особенности при работе с образцами с низкой биомассой, является проблема контаминации образцов чужеродной ДНК. Игнорирование или недолжная степень внимания к этой крайне острой проблеме приводит к ошибочным, а зачастую и к совершенно противоположным результатам и выводам. Ярким примером этому являются данные, полученные в процессе изучения атмосферного и озерного льда подледникового озера Восток (Антарктида). Так, методом проточной цитофлуориметрии было определено общее содержание клеток в концентрированных образцах воды атмосферного и озерного льда типа 1 и 2 над озером Восток, которое оказалось в пределах 0 - 24 кл/мл воды (Булат и др., 2009). Полученные авторами данные на 2 - 3 порядка оказались ниже, чем

опубликованные ранее (Priscu et al., 1999; Karl et al., 1999). Помимо этого, почти все филотипы, выявленные методом молекулярного клонирования, после тщательного анализа были однозначно отнесены к контаминантам (Bulat et al., 2004), что опять же, абсолютно не согласуется с опубликованными ранее результатами (Priscu et al., 1999; Karl et al., 1999). В связи с этим при работе с подобного рода объектами первостепенной важностью является задача предотвращения загрязнения чужеродной микробиотой при отборе и последующей обработке образцов льда или воды (Bulat et al., 2004; Булат и др., 2009).

Известно, что метод ПЦР, несмотря на огромные преимущества, обладает недостатками, среди которых основным является преимущественная амплификация одних молекул перед другими (Нетрусов, 2004) в связи с тем, что используемые так называемые «универсальные» праймеры "покрывают" лишь часть известных бактериальных филумов. Именно поэтому внимание ученых сосредоточилось на оптимизации этого революционного метода, в то время как экстракции ДНК, не менее важному этапу в изучении природных образцов, уделялось несравненно меньшее внимание. Неоднократно показано, что не только различные методы, например, энзиматический и механический способ разрушения клеток, на выходе дают неодинаковые результаты, но даже разные коммерческие наборы в рамках одного метода экстрагируют ДНК, концентрация которой может отличаться в несколько раз (Lakay et al., 2007; Nocker et al., 2007; Delmont, 2012). Удивительно, но, несмотря на эти факты в некоторых современных публикациях, посвященных бактериальному разнообразию антарктических озер, авторы в качестве способа экстракции ДНК используют кипячение (Mojib, 2009), что явно недостаточно для разрушения клеток и высвобождению гДНК.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Карлов, Денис Сергеевич, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бардин В.И., Пискун А.А., Шмидеберг Н.А. Гидролого-гидрохимическая характеристика глубоководных водоёмов в горах Принс-Чарльз // Антарктика: Докл. комис. - 1990. - вып. 29. - С. 97-112.

2. Беляков Л.Н., Назинцев Ю.Л. О влиянии атмосферного тепла на гидрологический режим Северного Ледовитого океана // Проблемы Арктики и Антарктики. - 1966. - вып. 24. - С. 53-58.

3. Брюханов А.Л., Рыбак К.В., Нетрусов А.И. Молекулярная микробиология. - М.: Изд-во Московского университета, 2012. — 480 с.

4. Большиянов Д.Ю. Основные черты геоморфологического строения оазиса Бангера (Восточная Антарктида) // Информ. бюл. Сов. антаркт. экспед. - 1990. - № 113. - С. 79-90.

5. Булат С.А., Алехина И.А., Липенков В.Я., Лукин В.В., Мари Д., Пети Ж.Р. Клеточные концентрации микроорганизмов в атмосферном и озерном льду керна Восток, Восточная Антарктида // Микробиология. - 2009. - Т. 78. - № 6. - С. 850-852.

6. Бульон В.В. Структура и функция микробиальной "петли" в планктоне озерных экосистем // Биология внутренних вод. - 2002. - №2. - С. 5 - 14.

7. Веркулич С.Р., Кузьмина И.Н., Пушина З.В., Меллес М. Изменения климатических условий на побережье Антарктиды в голоцене // Пробл. Арктики и Антарктики. - 2003. -вып. 74. - С. 29-39.

8. Гальченко В.Ф. Сульфатредукция, метанообразование и метаноокисление в различных водоемах оазиса Бангер Хиллс, Антарктида // Микробиология. - 1994. - Т. 63(4). - С. 683698.

9. Гальченко В.Ф, Большиянов Д.Ю, Черных Н.А, Андерсен В. Бактериальнын процессы фотосинтеза и темновой ассимиляции углекислоты в озерах Оазиса Бангер Хиллс, Восточная Антарктида // Микробиология. - 1995. - Т. 64. С. 833-844.

10. География и мониторинг биоразнообразия (серия учебных пособий «Сохранение биоразнообразия») / колл. авторов. - М.: Изд-во Научного и учебно-методического центра, 2002. - 432 с.

11. Гляциологический словарь / под ред. Котлякова В.М. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 528 с.

12. Григорьев Н.Ф. Формирование рельефа и мерзлых горных пород побережья Восточной Антарктиды. - М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 147 с.

13. Ермилова Е.В. Молекулярные аспекты адаптации прокариот. - СПб.: Изд-во С.-Петерб. гос. ун-т., 2012. - 344 с.

14. Информационная система "Динамические модели в биологии" [Электронный ресурс] // МГУ: кафедра биофизики. - Режим доступа: http://www.dmb.biophys.msu.ru/

15. Короткевич Е.С. Оазисы // Атлас Антарктики. Т. 2 / ред. Е.И. Толстикова и др. - Л.: Гидрометеоиздат, 1969. - С. 563-578.

16. Кручинин Ю.А., Симонов И.М. «Солярий» в антарктическом оазисе // Информ. бюлл. Сов. антаркт. эксп. - 1967. - № 65.

17. Марков К.К., Бардин В.И., Лебедев В.Л. и др. География Антарктиды. - М.: Мысль, 1968.

- 439 с.

18. Маршунова М.С., Русин Н.П. Сравнительная характеристика радиационного режима Арктики и Антарктики // Проблемы Арктики и Антарктики. - 1966. - вып. 24. - С. 30-34.

19. Нетрусов, А.И. Экология микроорганизмов: учебник для студ. вузов / ред. А.И. Нетрусов, Е.А. Бонч-Осмоловская, В.М. Горленко и др. - М.: Издательский центр «Академия», 2004.

- 272 с.

20. Пиневич А.В. Микробиология. Биология прокариот: учебник: в 3-х т. - СПб.: Изд-во С-Петерб. ун-та, 2007. - 2-е изд. - Т. 1. - 352с.

21. Пятидесятая российская антарктическая экспедиция. Зимовочные исследования 20042006 гг.: научно-технический отчет. - СПб.: Фонды Арктического и антарктического НИИ, 2006. - 104 с.

22. Симонов И.М. Оазисы восточной Антарктиды. - Л.: Гидрометеоиздат, 1971. - 176 с.

23. Сократова И.Н. Антарктические оазисы: история и результаты исследований. - СПб: ААНИИ, 2010. - 274 с.

24. Сократова И.Н.Антарктические оазисы: история и значение термина // Материалы гляциол. исслед. - 2007. - вып. 103. - С. 25-29.

25. Таубер Г.М. Антарктика. Часть 1. Основные черты климата и погоды. - Л., Гидрометеоиздат, 1956. - 148 с.

26. Уморин П.П. Взаимоотношения бактерий и простейших в процессе разрушения органического вещества: автореф. дисс. канд. биол. наук: 03.00.18 / Уморин Павел Павлович. - Л., 1977. - 15 с.

27. Федорова И. В. Современное состояние и устойчивость к воздействию внутренних водоемов Антарктиды: дисс. канд. геогр. наук: 25.00.36, 25.00.27 / Федорова Ирина Викторовна. - СПб., 2003. - 236.

28. Филиппова С.Н., Сургучева Н.А., Куликов Е.Е., Сорокин В.В., Акимов В.Н., Бейдж А.К., Маккей С., Андерсон Д., Гальченко В.Ф. Обнаружение фагов в популяции бактерий озера Унтерзее (Антарктида) // Микробиология. - 2013. - № 82. - С. 366-369.

29. Фонды ААНИИ, № 0-3550: Отчет по программе проведения комплексных исследований в р-не оз. Радок ст. Дружная-4 в сезоне 49-й РАЭ. - 2004. - 28с.

30. Чеботарев Е.Н. Современное состояние природной микробиоты наземных пресноводных и морских экосистем Антарктики // Арктика и Антарктика. - 2003. - № 2. - С. 165-184.

31. Чеботарев Е.Н. Бактериопланктон озера Радок, Восточная Антарктида (предварительный анализ) // Проблемы Арктики и Антарктики. - 2007. - Т. 77. - № 3. - С. 150-152.

32. Чувочина М.С. Бактериальное разнообразие снежного покрова ледника Монблан, содержащего почвенную пыль пустыни Сахара, и роль отдельных филотипов в его колонизации: дисс. канд. биол. наук: 03.02.03 / Чувочина Мария Сергеевна. - СПб., 2011. - 160 с.

33. Alekhina I.A., Marie D., Petit J-R., Lukin V.V., Zubkov V.M., Bulat S.A. Molecular analysis of bacterial diversity in kerosene-based drilling fluid from the deep ice borehole at Vostok, East Antarctica // FEMS Microbiol Ecol. - 2007. - Vol. 59. - P. 289-299.

34. Andersen D.T., Sumner D.Y., Hawes I., Webster-Brown J., McKay C.P. Discovery of large conical stromatolites in lake Untersee // Antarctica Geobiology. - 2011. - Vol. 9. - P. 280-293.

35. Baines S. B., Pace M. L. The production of dissolved organic matter by phytoplankton and its importance to bacteria: patterns across marine and freshwater systems // Limnol. Oceanogr. -1991. - Vol. 36. - P. 1078 - 1090.

36. Baker M.G., Lalonde S.V., Konhauser K.O., Foght J.M. Role of extracellular polymeric substances in the surface chemical reactivity of Hymenobacter aerophilus, a psychrotolerant bacterium // Appl. Environ. Microbiol. - 2010. - Vol. 76. - P. 102-109.

37. Bayly I.A.E., Gibson J.A.E., Wagner B., Swadling K.M. Taxonomy, ecology and zoogeography of two East Antarctic freshwater calanoid copepod species: Boeckellapoppei and Gladioferens antarcticus // Antarct. Sci. - 2003. - Vol. 15 (04). - P. 439-448.

38. Bielewicz S., Bell E., Kong W., Friedberg I., Priscu J.C., Morgan-Kiss R.M. Protist diversity in a permanently ice-covered Antarctic Lake during the polar night transition // ISME J. - 2011. -Vol. 5. - P. 1559-1564.

39. Bowman J.P. Genomic analysis of psychrophilic prokaryotes // Psychrophiles: from Biodiversity to Biotechnology. - Springer Berlin, Heidelberg, 2008. - P. 265-284.

40. Bulat S.A., Alekhina I.A., Blot M., Petit JR., De Angelis M., Wagenbach D., Lipenkov V. Ya., 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 // Int. J. Astrobiology. - 2004. - Vol. 3 (1). - P. 1-12.

41. Burgess J.S., Spate A.P., Shelvin J. The onset of deglaciation in the Larsemann Hills, Eastern Antarctica // Antarctic Science. - 1994. - Vol. 6 (4). - P. 491-495.

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

Campbell J.W. & Arap T. Photosynthetically available radiation at high latitudes // Limnology and Oceanography. - 1989. - Vol. 34. - P. 1490-1499.

Carlson RE A trophic state index for lakes // Limnol Oceanogr. - 1977. - Vol. 22. - P. 361-369. Cavicchioli R. On the concept of a psychrophile // The ISME journal. - 2016. - Vol. 10. - P. 793-795.

Chao A. Nonparametric estimation of the number of classes in a population // Scand. J. Statist. -1984. - Vol. 11. - P. 265-270.

Chong C., et al. "Spatial pattern in Antarctica: what can we learn from Antarctic bacterial isolates?" // Extremophiles. - 2013. - Vol. 17(5). - P. 733-745.

Chrost T.J., Munster U., Rai H, Albrecht D., Witzel K.P. & Overbeck J. Photosynthetic production and exoenzymatic degradation of organic matter in the euphotic zone of a eutophic lake // Journal of Plankton Research. - 1989. - Vol. 11. - P. 223-242.

Chuvochina M.S., Marie D., Chevaillier S., Petit J.R., Normand P., Petit J.R., Alekhina I.A., Bulat S.A. Community variability of bacteria in alpine snow (Mont Blanc) containing Saharan dust deposition and their snow colonisation potential // Microbes Environ. - 2011. - Vol. 26. - P. 237-247

Coffin R.B. Bacterial uptake of dissolved free and combined amino acids in estuarine waters // Limnology and Oceanography. - 1989. - Vol. 34. - P. 531-542.

Convey P., Stevens M.I. Antarctic biodiversity // Science. - 2007. - Vol. 317. - P. 1877-1878. Convey P. Antarctic Ecosystems // In: Encyclopedia of Biodiversity (ed Levin S.A.). - Elsevier, San Diego, 2013. - P. 179-188.

Convey P. et al. Biogeography and regional classifications of Antarctica // Antarctic Ecosystems: An extreme environment in a changing world. - 2012. - P. 469-491. Cremer H., Gore D., Hultzsch N., Melles M., Wagner B. The diatom flora and limnology of lakes in the Amery Oasis, East Antarctica // Polar Biol. - 2004. - V. 27 (9). - P. 513 - 531. Currie D.J. Large-scale variability and interactions among phytoplankton, bacterioplankton and phosphorus // Limnol Oceanogr. - 1990. - Vol. 35. - P. 1437-1455.

Delille D. Abundance and function of bacteria in the Southern Ocean // Cell Mol Biol. - 2004. -Vol. 50. - P. 543-551.

Delmont T.O., Prestat E., Keegan K.P., Faubladier M., Robe P., Clark I.M., Pelletier E., Hirsch P.R., Meyer F., Gilbert J.A., Le Paslier D., Simonet P., Vogel T.M. Structure, fluctuation and magnitude of a natural grassland soil metagenome // ISME J. - 2012. - Vol. 6. - P. 1677-1687. Derz K., Klinner U., et al. Mycobacterium pyrenivorans sp. nov., a novel polycyclic-aromatic-hydrocarbon-degrading species // Int J Syst Evol Microbiol. - 2004. - Vol. 54. P. 2313-2317.

58. Eden P.E., Schmidt T.M., Blakemore R.P., Pace N.R. Phylogenetic analysis of Aquaspirillum magnetotacticum using polymerase chain reaction-amplified 16S rRNA-specific DNA // Int J Syst Bacteriol. - 1991.- Vol. 41. - P. 324-325.

59. Ekelöf E. Bakteriologische Studien während der schwedischen Südpolar-Expedition 1901-1903, von Erik Ekelöf- lith. Institut des Generalstabs, 1908.

60. Ellis-Evans J.C., Laybourn-Parry J., Bayliss P.R., Perriss S.J. Physical, chemical and microbial community characteristics of lakes of the Larsemann Hills, Continental Antarctica // Archiv fur Hydrobiologie. - 1998. - Vol. 141 (2). - P. 209-230.

61. Ellis-Evans J.C. Freshwater biology in the Antarctic: I Microbial numbers and activity in oligotrophic Moss Lake, Signy Island // Br. Antarct. Surv. Bull. - 1981. - Vol. 54. - P. 85-104.

62. Elser J.J., Stabler L.B. & Hasset R.P. Nutrient limitation of bacterial growth and rates of bacterivory in lakes and oceans: a comparative study // Aquat Microb Ecol. - 1995. - Vol. 9. - P. 105-110.

63. Fietz S., Bleiss W., Hepperle D., Koppitz H., Krienitz L.N. A First record of Nannochloropsis limnetica (Eustigmatophyceae) in the autotrophic picoplankton from Lake Baikal // J Phycol. -2005. - Vol. 41. - P. 780-790.

64. Foreman C. M., et al. "When a habitat freezes solid: microorganisms over-winter within the ice column of a coastal Antarctic lake" // FEMS Microbiology Ecology. - 2011. - Vol. 76(3). - P. 401-412.

65. Fuhrman J. Close coupling between release and uptake of dissolved free amino acids in seawater studied by isotope dilution approach // Marine Ecology Progress Series. - 1987. - Vol. 37. - P. 45-52.

66. Fuchsman C.A., Staley J.T., Oakley B.B., Kirkpatrick J.B., Murray J.W. Free- living and aggregate-associated Planctomycetes in the Black Sea // FEMS Microbiol Ecol. - 2012. - Vol. 80. - P. 402-416.

67. Gao Z., et al. "Molecular analysis of human forearm superficial skin bacterial biota" // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2007. - Vol. 104 (8). - P. 2927-2932.

68. Gasol J.M. and del Giorgio P.A. Using flow cytometry for counting natural planktonic bacteria and understanding the structure of planktonic bacterial communities // Sci. Mar. - 2000. - Vol. 64. - P. 197-224.

69. Gazert H., "Undersuchungen uber Meeresbakterien und chren Einfl uss auf den Stoffweckselim Meer // Deutschi Biidpolar Expedition. - 1912. - Vol. 7. - P. 268-296.

70. Gilbert J., Hill P., Dodd C., Laybourn-Parry J. Demonstration of antifreeze protein activity in Antarctic lake bacteria // Microbiology. - 2004. - Vol. 150. - P. 171-180.

71. Gillieson D.S. "An environmental history of two freshwater lakes in the Larsemann Hills, Antarctica" // Hydrobiologia. - 1991. - Vol. 214 (1). - P. 327-331.

72. Godon J.J., Zumstein Molecular microbial diversity of an anaerobic digestor as determined by small-subunit rDNA sequence analysis // Appl Environ Microbiol. - 1997. - Vol. 63. - P. 28022813.

73. Goldman C.R., Mason D.T., Hobble J.E. Two antarctic desert lakes // Limnolog. and Oceanogr.

- 1967. - Vol. 12 (2). - P. 295-310.

74. Goldman C.R., Mason D.T. and Wood B.J.B. Comparative study of the limnology of two small lakes on Ross Island, Antarctica // In LJano.G.A. (ed.). Antarctic Terrestrial Biology Antarctic Research. - American Geophysical Union of the National Academy of Sciences, Washington, DC. - 1972. - P. 1-50.

75. Good I.J. The population frequencies of species and the estimation of population parameters // Biometrika. - 1953. - Vol. 40. - P. 237-264.

76. Graumann P. and Marahiel M.A. Some like it cold: response of microorganisms to cold shock // Arch. Microbiol. - 1996. - Vol. 166. - P. 293-300.

77. Grossart H-P. & Simon M. Limnetic macroscopic organic aggregates (lake snow): occurrence, characteristics, and microbial dynamics in Lake Constance // Limnology and Oceanography. -1993. - Vol. 38. - P. 532-546.

78. Hambrey M.J., Glasser N.F., McKelvey B.C., Sugden D.E. and Fink D. Cenozoic landscape evolution of an East Antarctic oasis (Radok Lake area, northern Prince Charles Mountains), and its implications for the glacial and climatic history of Antarctica // Quaternary Science Reviews.

- 2007. - Vol. 26. - P. 598-626.

79. Head I.M. et al. "Microbial Evolution, Diversity, and Ecology: A Decade of Ribosomal RNA Analysis of Uncultivated Microorganisms" // Microbial Ecology. - 1998. - Vol. 35(1). - P. 1-21.

80. Henshaw T. and Laybourn-Parry J. "The annual patterns of photosynthesis in two large, freshwater, ultra-oligotrophic Antarctic lakes" // Polar Biology. - 2002. - Vol. 25 (10). - P. 744752.

81. Heywood R.B. Maritime antarctic lakes // Proceedings-International Association of Theoretical and Applied Limnology. - 1979. - Vol. 20. - P. 1210-1215.

82. Howard-Williams C. et al. Optical properties of the McMurdo dry valley lakes, Antarctica. -American Geophysical Union, 1998. - P. 189-203.

83. Huang J., Swain A., et al. Bacterial diversity of the rock-water interface in an East Antarctic freshwater ecosystem, Lake Tawani(P)^ // Aquatic Biosystems. - 2013. - Vol. 9 (4)

84. Huang J.P. et al. "Bacterial diversity within five unexplored freshwater lakes interconnected by surface channels in East Antarctic Dronning Maud Land (Schirmacher Oasis) using amplicon pyrosequencing" // Polar Biology. - 2014. - Vol. 37 (3). - P. 359-366.

85. Ingole B.S. and Parulekar A.H. "Limnology of Priyadarshani Lake, Schirmacher Oasis, Antarctica" // Polar Record. - 1990. - Vol. 26 (156). - P. 13-18.

86. Izaguirre I., Vinocur A., Mataloni G. and Pose M. Comparison of phytoplankton communities in relation to trophic status in lakes from Hope Bay (Antarctic Peninsula) // Hydrobiologia. -1998. - Vol. 369/370. - P. 73-87.

87. Jensen L.M. Characterization of native bacteria and their utilization of algal extracellular products by mixed-substrate kinetic model // Oikos. - 1985. - Vol. 45 (3). - P. 311 - 322.

88. Jezbera J., Sharma A.K., Brandt U., Doolittle W.F., Hahn M.W. Candidatus Planktophila limnetica, an Actinobacterium representing one of the most numerically important taxa in freshwater bacterioplankton // Int J Syst Evol Microbiol. - 2009. - Vol. 59. - P. 2864-2869.

89. Jung JH., Yang H.Y., Jeong S., Joe M.H., Cho Y-J., Kim M.K., Lim S. Complete genome sequence of Hymenobacter swuensis, an ionizing-radiation resistant bacterium isolated from mountain soil // J. Biotechnol. - 2014. - Vol. 178. - P. 65-66.

90. Karl D.M., Bird D.F., Bjoumlrkman K., Houlihan T., Shackelford R., Tupas L. Microorganisms in the Accreted Ice of Lake Vostok, Antarctica // Science. - 1999. - Vol. 286. - P. 2144-2147.

91. Karlov D.S., Marie D., Chuvochina M.S., Alekhina I.A., Bulat S.A. Microbial communities of water column of Lake Radok, East Antarctica, dominated by abundant actinobacterium "Candidatus" Planktophila limnetica // Microbiology. - 2011. - Vol. 80. - P. 576-579.

92. Karr E.A., Sattley W.M., Jung D.O., Madigan M.T., Achenbach L.A. Remarkable Diversity of Phototrophic Purple Bacteria in a Permanently Frozen Antarctic Lake // Applied and Environmental Microbiology. - 2003. - Vol. 69 (8). - P. 4910-4914.

93. Kasalicky V., Jezbera J., Simek K., Hahn M.W. Limnohabitans planktonicus sp. nov. and Limnohabitans parvus sp. nov., planktonic Betaproteobacteria isolated from a freshwater reservoir, and emended description of the genus Limnohabitans // Int J Syst Evol Microbiol. -2010. - Vol. 60. - P. 2710- 2714.

94. Kerry K.R. et al. Studies on some saline lakes of the Vestfold Hills, Antarctica // Adaptations within Antarctic ecosystems. Washington, DC: Smithsonian Institution. - 1977. - P. 839-858.

95. Kirchman D.L. The ecology of Cytophaga-Flavobacterium in aquatic environments // FEMS Microbiol Ecol. - 2002. - Vol. 39. - P. 91-100.

96. Klassen J.L., Foght J.M. Characterization of Hymenobacter isolates fromVictoria Upper Glacier, Antarctica, reveals five new species and substantial nonvertical evolution within this genus // Extremophiles. - 2011. - Vol. 15. - P. 45-57.

97. Klokov V., Kaup E., Zierath R., Haendel D. Lakes of the Bunger Hills (East Antarctica): Chemical and ecological properties // Polish Polar Research. - 1990. - Vol. 11. - P. 147-159.

98. Kojima H. et al. Identification of major planktonic sulfur oxidizers in stratified freshwater lake // PloS one. - 2014. - Vol. 9 (4). (doi: 10.1371/journal.pone.0093877).

99. Kong H.H., et al. "Temporal shifts in the skin microbiome associated with disease flares and treatment in children with atopic dermatitis" // Genome Research. - 2012. - Vol. 22 (5). - P. 850859.

100. Koo H. et al. Draft genome sequence of Hymenobacter sp. strain IS2118, isolated from a freshwater lake in Schirmacher Oasis, Antarctica, reveals diverse genes for adaptation to cold ecosystems // Genome announcements. - 2014. - Vol. 2 (4). (doi: 10.1128/genomeA.00739-14)

101. Krienitz L., Bock C., Dadheech P.K., Proschold T. Taxonomic reassessment of the genus Mychonastes (Chlorophyceae, Chlorophyta) including the description of eight new species // Phycologia. - 2011. - Vol. 50. - P. 89-106.

102. Krienitz L., Wirth M. The high content of polyunsaturated fatty acids in Nannochloropsis limnetica (Eustigmatophyceae) and its implication for food web interactions, freshwater aquaculture and biotechnology // Limnologica. - 2006. - Vol. 36. - P. 204-210.

103. Krienitz L., Hepperle D., Stich H-B., Weiler W. Nannochloropsis limnetica (Eustigmatophyceae), a new species of picoplankton from freshwater // Phycologia. - 2000. -Vol. 39. - P. 219-227.

104. Kumar S., Nei M., Dudley J., Tamura K. MEGA: a biologist-centric software for evolutionary analysis of DNA and protein sequences // Brief Bioinform. - 2008. - Vol. 9. - P. 299-306.

105. Lage O.M., Bondoso J. Planctomycetes diversity associated with macroalgae // FEMS Microbiol Ecol. - 2011. - Vol. 78. - P. 366-375.

106. Lakay F.M. et al. "Comparative analysis of environmental DNA extraction and purification methods from different humic acid-rich soils" // Journal of Applied Microbiology. - 2007. - Vol. 102 (1). - P. 265-273.

107. Lauro F.M., DeMaere M.Z., Yau S. et al. An integrative study of a meromictic lake ecosystem in Antarctica // ISME J. - 2011. - Vol. 5. - P. 879-895.

108. Lavire C., Normand P., Alekhina I.A., Bulat S.A., Prieur D., Birrien J.L., Fournier P., Hanni C., Petit J.R. Presence of Hydrogenophilus thermoluteolus DNA in accretion ice in the subglacial Lake Vostok, Antarctica, assessed using rrs, cbb and hox // Environ Microbiol. - 2006. - Vol. 8. - P. 2106-2114.

109. Laybourn-Parry J., Quayle W. & Henshaw T. The biology and evolution of Antarctic saline lakes in relation to salinity and trophy // Polar Biology. - 2002. - Vol. 25. - P. 542- 552.

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

Laybourn-Parry J., Henshaw T., Jones D.J. & Quayle W. Bacterioplankton production in freshwater Antarctic lakes // Freshwater Biol. - 2004. - Vol. 49. - P. 735-744. Laybourn-Parry J., Marchant H.J. and Brown P.E. Seasonal cycle of the microbial plankton in Crooked Lake, Antarctica // Polar Biology. - 1992. - Vol. 12. - P. 411-416. Laybourn-Parry J., Marchant H.J. and Brown P.E. The plankton of a large oligotrophic freshwater lake // Journal of Plankton Research. - 1991. - Vol. 13. - P. 1137- 1149. Laybourn-Parry J., Bayliss P. and Ellis-Evans J.C. The dynamics of heterotrophic nanoflagellates and bacterioplankton in a large ultra- oligotrophic Antarctic lake // I Plankton Res. - 1995. - Vol. 17. - P. 1835-1850.

Laybourn-Parry J. and Marchant H.J. The microbial plankton of freshwater lakes in the Vestfold Hills, Antarctica // Polar Biology. - 1992b. - Vol. 12. - P. 405-410.

Laybourn-Parry J. and Bayliss P. Seasonal dynamics of the planktonic community in Lake Druzhby, Princess Elizabeth Land, Eastern Antarctica // Freshwater Biology. - 1996. - Vol. 35. - P. 57-67.

Laybourn-Parry J. & Pearce D.A. The biodiversity and ecology of Antarctic lakes: models for evolution // Philosophical Transactions of the Royal Society. - 2007. - Vol. B362. - P. 22732289.

Laybourn-Parry J., Madan N.J., Marshall W.A., Marchant H.J., Wright S.W. Carbon dynamics in a large ultra-oligotrophic epishelf lake (Lake Beaver, Antarctica) during summer // Freshwater Biol. - 2006. - Vol. 51. - P. 1116-1130.

Laybourn-Parry J. No place too cold // Science. - 2009. - Vol. 324. - P. 1521- 1522. Laybourn-Parry J., Quayle W.C., Henshaw T., Ruddell A. and Marchant H.J. Life on the edge: the plankton and chemistry of Beaver Lake, an ultra-oligotrophic epishelf lake, Antarctica // Freshwater Biol. -2001. - Vol. 46. - P. 1205-1217.

Lizotte M.P., Priscu J.C. Photosynthesis-irradiance relationships in phytoplankton from the physically stable water column of a perennially ice-covered lake (Lake Bonney, Antarctica) // Journal of phycology. - 1992. - Vol. 28 (2). - P. 179-185.

Logares R., Lindstrom E.S., Langenheder S. et al. Biogeography of bacterial communities exposed to progressive long-term environmental change // ISME Journal. - 2013. - Vol. 7. - P. 937-948.

Margesin R., Miteva V. Diversity and ecology of psychrophilic microorganisms // Research in microbiology. - 2011. - Vol. 162 (3). - P. 346-361.

Marshall W.A. Biological particles over Antarctica // Nature. - 1996. - Vol. 383. - P. 680.

124. McCammon S.A. et al. Flavobacterium hibernum sp. nov., a lactose-utilizing bacterium from a freshwater Antarctic lake // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology.

- 1998. - Vol. 48 (4). - P. 1405-1412.

125. McLean A.L. "Bacteria of ice and snow in Antarctica" // Nature. - 1918a. - Vol. 102. - P. 3539.

126. Michaud L. et al. Predominance of Flavobacterium, Pseudomonas, and Polaromonas within the prokaryotic community of freshwater shallow lakes in the northern Victoria Land, East Antarctica // FEMS microbiology ecology. - 2012. - Vol. 82 (2). - P. 391-404.

127. Mojib N., Huang J.P., Hoover R.B., Bej A.K. Diversity of bacterial communities in the lakes of Schirmacher Oasis, Antarctica // Proc SPIE. - 2009. - P. 7441-74410J.

128. Mojib N., Philpott R. et al. "Antimycobacterial activity in vitro of pigments isolated from Antarctic bacteria" // Antonie van Leeuwenhoek. - 2010. - Vol. 98 (4). - P. 531-540.

129. Muyzer G., de Waal E.C., Uitterlinden A.G. Profiling of complex microbial populations by denaturing gradient gel electrophoresis analysis of polymerase chain reaction-amplified genes coding for 16S rRNA // Appl Environ Microb. - 1993. - Vol. 59. - P. 695-700.

130. Newton R.J., Jones S.E., Helmus M.R., McMahon K.D. Phylogenetic ecology of the freshwater Actinobacteria acI lineage // Appl Environ Microbiol. - 2007. - Vol. 73. - P. 7169-7176.

131. Newton R.J., Jones S.E., Eiler A., McMahon K.D., Bertilsson S. A guide to the natural history of freshwater lake bacteria // Mol Biol Rev. - 2011. - Vol. 75. - P. 14-49.

132. Ng C., DeMaere M.Z., Williams T.J. et al. Metaproteogenomic analysis of a dominant green sulfur bacterium from Ace Lake, Antarctica // ISME J. - 2010. - Vol. 4. - P. 1002-1019.

133. Nichols C.A.M. et al. "Bacterial exopolysaccharides from extreme marine environments with special consideration of the Southern Ocean, sea ice, and deep-sea hydrothermal vents: a review" // Marine Biotechnology. - 2005. - Vol. 7 (4). - P. 253-271.

134. Nocker A. et al. "Genotypic microbial community profiling: a critical technical review" // Microbial Ecology. - 2007. - Vol. 54 (2). - P. 276-289.

135. Ovreas L. Population and community level approaches for analysing microbial diversity in natural environments // Ecol Lett. - 2000. - Vol. 3. - P. 236-251.

136. Pandey K.D., Shukla S.P., Shukla P.N., Giri D.D., Singh J.S., Singh P., Kashyap A.K. Cyanobacteria in Antarctica: ecology, physiology and cold adaptation // Cell Mol Biol. - 2004. -Vol. 50. - P. 575-584.

137. Parfenova V.V., Gladkikh A.S., Belykh O.I. Comparative analysis of biodiversity in the planktonic and biofilm bacterial communities in Lake Baikal // Microbiology. - 2013. - Vol. 82.

- P. 91-101.

138. Pawan K.B., Niyogi U.K. Plankton diversity and aquatic ecology of a freshwater lake (L3) at Bharti Island, Larsemann Hills, East Antarctica // Global J. En Global J. Environ. Sci. Manage. - 2015(a). - Vol. 1 (2). - P. 137-144.

139. Pawan K.B., Niyogi U.K. Environmental conditions of psychrophilic pseudomonas spp. in antarctic lake at Stornes Peninsula, Larsemann Hills, East Antarctica // International Journal of Environmental Monitoring and Protection. - 2015(6). - Vol. 2(3). - P. 27-30.

140. Pawlowicz R. "Key physical variables in the ocean: temperature, salinity and density". Nature Education Knowledge - 2013. - Vol. 4 (4). - 13.

141. Pearce D.A. Bacterioplankton community structure in a maritime Antarctic oligotrophic lake during a period of holomixis, as determined by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and fluorescence in situ hybridisation (FISH) // Microb Ecol. - 2003. - Vol. 46. - P. 92-105.

142. Pearce D.A., Gast C.J., Lawley B. & Ellis-Evans J.C. Bacterioplankton community diversity in a maritime Antarctic lake, determined by culture-dependent and culture-independent techniques // FEMS Microbiol Ecol. - 2003. -Vol. 45. - P. 59-70.

143. Pearce D.A., Gast C.J., Woodward K. & Newsham K.K. Significant changes in the bacterioplankton community structure of a maritime Antarctic freshwater lake following nutrient enrichment // Microbiology. - 2005. - Vol. 151. - P. 3237- 3248.

144. Pearce D.A., Cockell C.S., Lindstrom E.S. & Tranvik L.J. First evidence fro a bipolar distribution of dominant freshwater lake bacterioplankton // Antarct Sci. - 2007. - Vol. 19. - P. 245-252.

145. Peeters K., Hodgson D.A., Convey P. & Willems A. Culturable diversity of heterotrophic bacteria in Forlidas Pond (Pensacola Mountains) and Lundstro "m Lake (Shackleton Range), Antarctica // Microb Ecol. - 2011. - Vol. 62. - P. 399-413.

146. Perkins S.D. et al. "Potentially Pathogenic Bacteria in Shower Water and Air of a Stem Cell Transplant Unit" // Applied and Environmental Microbiology. - 2009. - Vol. 75(16). - P. 53635372.

147. Petit J.R., Alekhina I., Bulat S. Lake Vostok, Antarctica: exploring a subglacial lake and searching for life in an extreme environment. In: Gargaud M, Barbier B, Martin H, Reisse J (eds) Lectures in Astrobiology. Springer, Berlin. - 2005. - P. 227-288.

148. Pirie J.H.H., "Notes on Antarctic bacteriology" // Report of the Scientific Results of the S.Y. Scotia. - 1912. - Vol. 3. - P. 157-168.

149. Phartiyal B. et al. Glacial lakes and geomorphological evolution of Schirmacher Oasis, East Antarctica, during Late Quaternary // Quaternary International. - 2011. - Vol. 235 (1-2). - P. 128-136.

150. Priscu J.C., Adams E.E., Lyons W.B., Voytek M.A., Mogk D.W., Brown R.L., McKay C.P., Takacs C.D., Welch K.A., Wolf C.F., Kirshtein J.D., Avci R. Geomicrobiology of Subglacial Ice Above Lake Vostok, Antarctica // Science. - 1999. - Vol. 286. - P. 2141-2144.

151. Priscu J.C., Foreman C.M. Lakes of Antarctica In: Likens GE (ed) Encyclopedia of Inland Waters. Elsevier Press, Oxford. - 2009. - P. 555-566.

152. Qu J.H., Yuan H.L. Sediminibacterium salmoneum gen. nov., sp. nov., a member of the phylum Bacteroidetes isolated from sediment of a eutrophic reservoir // Int J Syst Evol Microbiol. - 2008. - Vol. 58. - P. 2191-2194.

153. Quayle W.C., Peck L.S., Peat H., Ellis-Evans J.C. & Harrigan P.R. Extreme responses to climate change in Antarctic lakes // Science. - 2002. - Vol. 295. - P. 645.

154. Reddy P.V.V. et al. Bacterial diversity and bioprospecting for cold-active enzymes from culturable bacteria associated with sediment from a melt water stream of Midtre Lo enbreen glacier, an Arctic glacier // Research in Microbiology. - 2009. - Vol. 160 (8). - P. 538-546.

155. Riesenfeld C.S., Schloss P.D., Handelsman J. Metagenomics: genomic analysis of microbial communities // Annu Rev Genet. - 2004. - Vol. 38. - P. 525-552.

156. Rogers A.D. et al. Introduction. Antarctic ecology: from genes to ecosystems. Part 2. Evolution, diversity and functional ecology // Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences. - 2007. - Vol. 362(1488). - P. 2187-2189.

157. Rojas J.L., Martin J. et al. Bacterial diversity from benthic mats of Antarctic lakes as a source of new bioactive metabolites // Marine Genomics. - 2009. - Vol. 2. - P. 33-41.

158. Sawstrom C., Pearce I., Davidson A.T., Rosen P., Laybourn-Parry J. Influence of environmental conditions, bacterial activity and viability on the viral component in 10 Antarctic lakes // FEMS Microbiology Ecology. - 2008. - Vol. 63 (1). - P. 12-22.

159. Schiaffino M.R., Unrein F. et al. Comparative analysis of bacterioplankton assemblages from maritime Antarctic freshwater lakes with contrasting trophic status // Polar Biology. - 2009. -Vol. 32(6). - P. 923-936.

160. Schloss P.D., Handelsman J. Introducing DOTUR, a computer program for defining operational taxonomic units and estimating species richness // Appl Environ Microbiol. - 2005. - Vol. 7. - P. 1501-1506.

161. Schumann R., Schiewer U., Karsten U. & Rieling T. Viability of bacteria from different aquatic habitats. II. Cellular fluorescent markers for membrane integrity and metabolic activity // Aquat Microb Ecol. - 2003. - Vol. 32. - P. 137-150.

162. Shears J. R., Downie R. H. Oil spill contingency plan: Signy research station. - British Antarctic Survey. - 1998.

163. Shivaji S. et al. Vertical distribution of bacteria in a lake sediment from Antarctica by culture-independent and culture-dependent approaches // Research in Microbiology. - 2011. -Vol. 162(2). - P. 191-203.

164. Smith R.I.L. Terrestrial plant biology of the sub-Antarctic and Antarctic. In Antarctic Ecology, Vol. 1 (R.M. Laws, ed.) London: Academic Press. - 1984. - P. 61-162.

165. Smith E.M. and Giorgio P.A. Low fractions of active bacteria in natural aquatic communities? // Aquat. Microb. Ecol. - 2003. - Vol. 31. - P. 203-208.

166. Tanabe Y., Kudoh S., Imura S. and Fukuchi M. Phytoplankton blooms under dim and cold conditions in freshwater lakes of East Antarctica // Polar Biology. - 2008. - Vol. 31. - P. 199208.

167. Taubel M. et al. The occupant as a source of house dust bacteria // Journal of Allergy and Clinical Immunology. - 2009. - Vol. 124 (4). - P. 834-840.

168. Verlecar X.N., Ingole B.S., Parulekar A.H. Characteristics of the freshwater lakes at the Schirmacher Oasis in Antarctica Citation: Proceeding of Workshop on Antarctic Studies, eds. by: Dwivedi S.N.; Mathur B.S.; Hanjura A.K. - 1990. - P. 144-153.

169. Verleyen E. et al. Chemical limnology in coastal East Antarctic lakes: monitoring future climate change in centres of endemism and biodiversity // Antarctic Science. - 2012. - Vol. 24 (01). - P. 23-33.

170. Vick-Majors T.J. et al. Modular community structure suggests metabolic plasticity during the transition to polar night in ice-covered Antarctic lakes // ISME J. - 2014. - Vol. 8 (4). - P. 778789.

171. Villaescusa J.A., Casamayor E.O., Rochera C., Quesada A., Michaud L., Camacho A. Heterogeneous vertical structure of the bacterioplankton community in a non-stratified Antarctic lake // Antarct Sci. - 2013. - Vol. 25. - P. 229-238.

172. Villaescusa J.A., Casamayor E.O., Rochera C., Vela'squez D., Chicote A., Quesada A. & Camacho A. A close link between bacterial community composition and environmental heterogeneity in maritime Antarctic lakes // Int Microbiol. - 2010. - Vol. 13. - P. 67 -77.

173. Vincent W.F. Production strategies in Antarctic inland waters: phytoplankton eco- physiology in a permanently ice-covered lake // Ecology. - 1981. - Vol. 62. - P. 1215-1224.

174. Vincent W.F., Hobbie J.E., Laybourn-Parry J. Introduction to the Limnology of High-latitude Lake and River Ecosystems // Polar lakes and Rivers: Limnology of Arctic and Antarctic Aquatic Ecosystems. eds: Vincent W.F., Laybourn-Parry J. Vol. 1st Oxford University Press. - 2008. - P. 1 - 18.

175. Wagner B., Cremer H. Limnology and sedimentary record of Radok Lake, Amery Oasis, East Antarctica. eds: Futterer D., Damaske D., Kleinschmidt G., Miller H., Tessensohn F. Antarctica. Springer, Berlin. - 2006. - P. 447-454.

176. Wagner B., Seppelt R. Deep-water occurrence of the moss Bryumpseudotriquetrum in Radok Lake, Amery Oasis, East Antarctica // Polar Biol. - 2006. - Vol. 29 (9). P. 791-795.

177. Warnecke F., Amann R., Pernthaler J. Actinobacterial 16S rRNA genes from freshwater habitats cluster in four distinct lineages // Environ. Microbiol. - 2004. - Vol. 6. - P. 242-253.

178. Williamson K.E., Kan J., Polson S., Williamson S. Optimizing the indirect extraction of prokaryotic DNA from soils // Soil Biology and Biochemistry. - 2011. - Vol. 43. - P.736-748.

179. Yang T., Lyons S. et al Microbial communities and chemosynthesis in Yellowstone Lake sublacustrine hydrothermal vent waters // Frontiers in Microbiology. - 2011. - Vol. 2. - P. 130.

180. Yau S. & Cavicchioli R. Microbial communities in Antarctic lakes: entirely new perspectives from metagenomics and metaproteomics // Microbiol Aust. - 2011. - Vol. 32. - P. 157-159.

181. Yuan M., Yu Y., Li H-R., Dong N., Zhang X-H. Phylogenetic diversity and biological activity of Actinobacteria isolated from the Chukchi Shelf Marine Sediments in the Arctic Ocean // Marine Drugs. - 2014. - Vol. 12. - P. 1281-1297.

182. Zhang R., Wu Q., Piceno Y.M., Desantis T.Z., Saunders FM., Andersen G.L., Liu W-T. Diversity of bacterioplankton in contrasting Tibetan lakes revealed by high-density microarray and clone library analysis // FEMS Microbiol Ecol. - 2013. - Vol. 86. - P. 277-287.

183. Zhu F., Wang S. & Zhou P.J. Flavobacterium xinjiangense, sp. nov. and Flavobacterium omnivorum sp. nov., novel psychrophiles from the China No.1 glacier // Int J Syst Evol Microbiol. - 2003. - Vol. 53. - P. 853-857.