Живые камни Патагонии: древние бактерии и новые технологии

В далёкой Патагонии, среди суровых пейзажей южной части Чили, скрываются необычные «живые камни» — строматолиты, которые на самом деле являются одними из древнейших форм жизни на Земле. Эти образования, созданные бактериальными биоплёнками миллиарды лет назад, до сих пор хранят секреты эволюции. Сегодня учёные раскрывают их тайны, находя в этих микроорганизмах не только ключ к прошлому планеты, но и вдохновение для технологий будущего. Что могут рассказать нам эти фиолетовые бактерии из глубин времени?

В южной части Чили, в регионе Патагония, находятся удивительные природные образования, известные как «живые камни». На самом деле это не просто камни, а древние бактериальные биоплёнки, представляющие собой строматолиты — структуры, сформированные в результате накопления и кальцификации микроорганизмов. Доцент кафедры биологии и биохимии Северо-Восточного университета Вероника Годой-Картер объясняет, что эти гигантские биоплёнки существуют на Земле уже миллиарды лет. Для сравнения, возраст нашей планеты составляет около 4,54 миллиардов лет, а строматолиты начали формироваться ещё на заре жизни, задолго до появления многоклеточных организмов и человека.

Эти «живые камни» — одни из старейших свидетельств жизни на Земле. Их структура напоминает горные породы, но внутри они представляют собой сложные сообщества микроорганизмов, сохраняющие свою активность даже в суровых условиях Патагонии. В 2018 году во время экспедиции в этот регион Годой-Картер и её команда обнаружили уникальные бактерии рода Janthinobacterium, отличающиеся характерным фиолетовым пигментом. Эти микроорганизмы были найдены в почве и воде, что стало отправной точкой для дальнейших исследований.

Недавно учёные секвенировали геном одной из таких бактериальных колоний. Результаты исследования, опубликованные в журнале Microbiology Resource Announcements, показали, что Janthinobacterium образует прочные многоклеточные сообщества, способные выживать в экстремальных условиях, включая низкие температуры и высокую солнечную радиацию, характерные для Патагонии. Фиолетовый пигмент, известный как виолацеин, не только придаёт бактериям яркий цвет, но и обладает защитными свойствами, помогая им противостоять ультрафиолетовому излучению.

Новые горизонты исследований

К марту 2025 года команда Годой-Картер добилась значительного прогресса в изучении Janthinobacterium. Одной из ключевых целей стало использование уникальных свойств этих бактерий для создания инновационных материалов. Виолацеин, вырабатываемый микроорганизмами, рассматривается как потенциальная основа для разработки пластиков, тканей и покрытий, устойчивых к ультрафиолету. Такие материалы могут найти применение в самых разных областях — от медицины и текстильной промышленности до космических технологий, где защита от радиации играет критическую роль.

Кроме того, учёные активно работают с генами Janthinobacterium на молекулярном уровне. Секвенирование генома позволило выявить ключевые механизмы, обеспечивающие выживаемость бактерий, а также открыть пути для их генетической модификации. Несмотря на трудности, связанные с культивированием этих микроорганизмов в лабораторных условиях, исследователи разрабатывают новые модели, которые упрощают эксперименты. Например, в последние годы команда начала тестировать методы CRISPR для редактирования генома Janthinobacterium, что может ускорить создание штаммов с улучшенными свойствами.

Перспективы и глобальное значение

Исследования Janthinobacterium имеют не только научное, но и экологическое значение. Строматолиты, подобные тем, что найдены в Патагонии, играют важную роль в изучении эволюции жизни и изменения климата. Эти структуры способны фиксировать углерод, что делает их потенциальными участниками природных процессов, смягчающих глобальное потепление. Учёные предполагают, что дальнейшее изучение таких биоплёнок поможет разработать биотехнологии для восстановления экосистем в условиях антропогенного воздействия.

Студенты, участвовавшие в экспедиции 2018 года, продолжают исследования в США, внося значительный вклад в проект. По словам Годой-Картер, их работа находится на стыке фундаментальной науки и прикладных разработок. В 2024 году команда представила предварительные результаты на международной конференции по микробиологии, где их открытия вызвали широкий интерес. Среди перспектив — создание биосенсоров на основе Janthinobacterium для мониторинга окружающей среды, а также изучение антимикробных свойств виолацеина, которые могут быть полезны в медицине.

Годой-Картер подчёркивает, что исследования всё ещё находятся на ранней стадии, но уже сейчас открывают захватывающие горизонты. «Эти бактерии — живые свидетели истории Земли, — говорит она. — И они могут стать ключом к технологиям будущего». Впереди учёных ждёт ещё множество открытий, которые, возможно, изменят наше представление о возможностях микробного мира.