Проведен анализ гетеротрофной мезофильной компоненты микробных сообществ в образцах замерзшего грунта из-под ледника вблизи озера Унтерзее, отобранных в 2011 г. в ходе совместной экспедиции США и России в центральной части Земли Королевы Мод (Восточная Антарктика). С применением культуральных методов была установлена высокая обсемененность образцов грунтов бактериальными клетками. При этом метод предельных разведений был более эффективен для определения численности жизнеспособных клеток, чем учет на плотных средах. В микробных фракциях, выделенных из ледникового грунта, методом FISH с соответствующими олигонуклеотидными зондами были выявлены представители групп Eubacteria (Actinobacteria, Firmicutes) и Archaea. Применение некоторых приемов реактивации бактерий (использование разбавленных сред, предупреждение окислительного стресса) не привело к существенному повышению численности выявленных жизнеспособных клеток в образцах подледникового грунта. При этом результаты наших исследований законсервированных палеопочв и образцов вечной мерзлоты Арктики показали необходимость применения специальных процедур для эффективной реактивации клеток бактериальных сообществ. Различия в отклике на применение специальных процедур реактивации, по-видимому, отражают особенности физиологического статуса и морфотипа клеток микробных сообществ в условиях постоянного или периодического действия низких температур и обезвоживания.

Впервые для бактериальных клеток различного физиологического статуса (вегетативных, покоящихся форм разных типов и нежизнеспособных микромумий) был апробирован единый метод получения матриц для ПЦР в виде ДНК-содержащих клеточных чехлов с пермеабилизованными клеточными оболочками. Процедура получения ДНК-содержащих чехлов включала одностадийную (кипячение в буфере с солями-хаотропами) или двустадийную (кипячение в буфере с хаотропами с последующей обработкой протеиназой К) пробоподготовку клеток. Предложенный метод оказался эффективным для детекции не только вегетативных клеток, но и спор бацилл и цистоподобных покоящихся клеток (ЦПК) неспорообразующих бактерий. Например, при двустадийной пробоподготовке спор Bacillus cereus чувствительность ПЦР повышалась до уровня обнаружения 3–30 спор в пробе, а при одностадийной пробоподготовке – оказалась на три порядка меньше и составила 104 спор в пробе. Повышение чувствительности ПЦР-детекции (в 4–10 раз) за счет применения двустадийной проподготовки было показано для ЦПК бацилл, стафилококков и микобактерий. Аналогичным образом была продемонстрирована возможность ПЦР-детекции микромумий стафилококков, необратимо утративших жизнеспособность и потому не выявляемых методами посевов. Применение единого метода пробоподготовки, обеспечивающего эффективную детекцию в ПЦР бактериальных клеток, вне зависимости от их физиологического состояния, представляется перспективным для более полного выявления микробного разнообразия и общей обсемененности природных субстратов.

Представлены данные о перекрестной защите от стрессорных воздействий представителей доменов бактерий, архей и низших эукариот, обеспеченной действием внеклеточных низкомолекулярных метаболитов с функциями адаптогенов. Адаптоген, синтезируемый Luteococcus japonicus subsp. casei и описанный ранее как реактивирующий фактор (РФ), оказывал протекторное действие на клетки дрожжей Saccharomyces cerevisiae, галоархей Haloarcula marismortui, а также на клетки высших эукариот, HeLa, при слабых стрессорных воздействиях. Впервые показано образование археями внеклеточного метаболита, имеющего слабый адаптогенный эффект в отношении клеток продуцента и в 3 раза увеличивающего выживаемость дрожжей, подвергнутых термоинактивации. Полученные результаты являются подтверждением сходства компенсаторно-приспособительных стрессовых реакций прокариот (бактерий и архей) и эукариот.

The new model of obtaining of ovoid resting forms Mycobacterium smegmatis, which are morphologically different from vegetative (rod-like) cells, was developed. Ovoid forms were characterized by a drastically decreased level of metabolic activity, an increased stability to heat processing and antibiotics action, and also by prolonged (more than 2 months) storage time preserving colony-forming ability. Obtained resting forms of mycobacteria may be used in test-systems for checking efficiency of new medical agents against latent forms of tuberculosis and determination of role of these of those genes in entering rest state.

Установлено, что состояние метаболического покоя у диазотрофных бактерий Azospirillum brasilense Sp7 (неэндофитного штамма) и Sp245 (эндофитного штамма) сопряжено с фенотипической вариабельностью. Последнее проявляется в расширении диссоциативного спектра популяций, вырастающих при рассеве цистоподобных покоящихся клеток (ЦПК) на плотных средах, и более выражено у штамма Sp7. Основными колониально-морфологическими вариантами штамма Sp7 были: 1) доминантный S-тип; 2) сильно пигментированный Pg-тип; 3) R-тип; 4) образующий мелкие колонии Sm-тип; 5) развивающийся в виде сегментообразных колоний Sg-тип. Помимо колониально-морфологических признаков, диссоцианты различались стабильностью фенотипа при пересевах на стандартной плотной среде и подвижностью клеток в полужидком агаре. Частота появления фенотипических вариантов зависела от условий и сроков инкубации (хранения) ЦПК штамма Sp7, а также от их предобработки перед посевом (прогрев при 55 и 60°С, 10 мин). Максимальная частота переходов S Рg (до 74%) отмечена при прорастании ЦПК, хранившихся в нативной среде роста при – 20°С в течение 4 мес., а S Sm (до 100%) – при рассеве ЦПК после термообработки. Наиболее стабильным был Рg-тип, тогда как остальные быстро ревертировали к S- или Рg-вариантам. При росте в полужидком агаре для S-варианта был характерен смешанный тип подвижности (Swa+Gri+ – роение и миграция в виде микроколоний); для Pg- и Sg-вариантов – роение (Swa+Gri-), для Sm-варианта – отсутствие подвижности (Swa-Gri-). Спектр диссоциантов эндофитного штамма Sp245 был менее разнообразным, чем штамма Sp7, и представлен S-, Sm- и M- (мукоидным) вариантами, различающимися подвижностью клеток: у доминантного S-типа – роение (Swa+Gri-), у мукоидного М – смешанного типа (Swa+Gri+), у Sm – отсутствием подвижности. Различия между неэндофитным Sp7 и эндофитным Sp245 штаммами азоспирилл в способности к фенотипической диссоциации и подвижности клеток в гелеобразных средах могут отражать особенности адаптации к меняющимся условиям окружения и характер взаимоотношений этих бактерий с растениями.