Bakterie popsaná vědci z Mikrobiologického ústavu AV ČR se stala „Mikrobem měsíce“

Výsledky vedly nejen k popisu nového druhu Chloracidobacterium validum, ale také k ustanovení nového rodu (Chloracidobacterium), nové čeledi (Chloracidobacteriaceae) a nového řádu (Chloracidobacteriales). Rod Chloracidobacterium je dosud jediným známým fototrofním zástupcem kmene Acidobacteriota. Objev byl publikován v časopise International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology.

Neobvyklá kombinace fototrofních znaků

Chloracidobacterium validum je mikroaerofilní a středně termofilní bakterie s optimální růstovou teplotou kolem 45 °C. Patří mezi anoxygenní fototrofní organismy – využívá světlo jako zdroj energie, avšak bez produkce kyslíku a bez schopnosti autotrofní fixace oxidu uhličitého, která je typická například pro řasy a vyšší rostliny.

Fotosyntetický aparát této bakterie zahrnuje bakteriochlorofyl c i bakteriochlorofyl a, chlorozomy jako světlosběrné struktury, Fenna–Matthews–Olsonův protein jako přenašeč energie a homodimerní typ-1 reakční centrum, kde dochází k přeměně světelné energie na energii chemickou. Tato kombinace znaků je známá ze zelených sirných bakterií, které jsou však přísně anaerobní. Chloracidobacterium naproti tomu vyžaduje nízké koncentrace kyslíku a některé biosyntetické procesy jsou na jeho přítomnosti závislé.

Tato neobvyklá kombinace vlastností činí z rodu Chloracidobacterium významný model pro studium evoluce fototrofie.

Mezinárodní spolupráce

Nový druh byl izolován během expedice vedené prof. Michalem Koblížkem z MBÚ AV ČR v Třeboni z mikrobiálního povlaku v horkých pramenech situovaných v kaldeře vyhaslé sopky Kozhuh u jihobulharského městečka Rupite.

„Cílem expedice byl výzkum termofilních cyanobakterií a jejich měnícího se druhového složení v závislosti na ochlazování vody v odtoku od horkých vývěrů. Náš kolega dr. Markus Tank z Německé sbírky mikroorganismů v Braunschweigu měl zkušenosti s termofilními anoxygenními bakteriemi z horkých pramenů v USA a právě jemu se podařilo izolovat několik zajímavých bakteriálních kmenů. Podrobnou charakterizaci následně provedl dr. Mohit Kumar Saini z třeboňské laboratoře. Tehdy se potvrdilo, že se jedná nejen o nový druh, ale i o zástupce nového rodu, čeledi a řádu,“ upřesnil prof. Koblížek.

Na výzkumu se kromě České republiky a Německa podíleli také odborníci z Japonska a USA.

Kulturně-historická souvislost a česká stopa

Kmen nové bakterie dostal označení podle konkrétního vývěru BV2. Zkratka BV odkazuje k názvu areálu známého jako Baba Vanga sanctuary – místu spojenému se slavnou bulharskou věštkyní Babou Vangou, která v Rupite žila. Termální bazény v areálu jsou označeny zkratkou BV a číslem; z bazénu BV2 byl izolován i tento mikroorganismus.

Lokalita má zároveň další českou vědeckou stopu – již v 80. letech se zde tehdejší Československá akademie věd a třeboňské pracoviště Mikrobiologického ústavu podílely na výstavbě velkoobjemové pěstírny mikrořas. Současný objev tak symbolicky navazuje na dlouhodobé české aktivity v této oblasti.

Význam přesahující samotný objev

Objev a popis nového druhu nemá význam pouze taxonomický. Poskytuje důležité informace pro studium evoluce světlosběrných aparátů napříč organismy využívajícími energii slunce.

Různé skupiny bakterií vyvinuly odlišné strategie zachycování světla a přeměny jeho energie na biologicky využitelnou formu. Srovnávání chlorozomů, reakčních center a přenašečů energie mezi evolučně vzdálenými liniemi umožňuje lépe rekonstruovat vývoj těchto mechanismů.

Znalosti získané základním výzkumem mohou mít do budoucna i širší význam. Detailní pochopení různých typů světlosběrných systémů může inspirovat přístupy v syntetické biologii – například při návrhu modifikovaných mikroorganismů schopných efektivně využívat světelnou energii. Vedle toho byl popsán celý genom bakterie včetně genů pro produkci lasso peptidů, které jsou v Třeboni předmětem výzkumu jako možná antibiotika nové generace.

Výzkum realizovaný na MBÚ AV ČR tak přispívá nejen k poznání evoluce života, ale vytváří i potenciální základ pro budoucí biotechnologické inovace.

PUBLIKACE

Saini, MK, Kuzyk, SB, Villena-Alemany, C, Kirstein, S, Wolf, J, Neumann-Schaal, M, Haruta, S, Hanada, S, Koblížek, M, Thiel, V, Tank, M, Bryant, DA: Chloracidobacterium validum sp. nov., a thermophilic chlorophotoheterotrophic bacterium of the phylum Acidobacteriota from an alkaline hot spring microbial mat, represents Chloracidobacterium gen. nov., Chloracidobacteriaceae fam. nov. and Chloracidobacteriales ord. nov. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 76(1), 007003, 2026. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.007003

Jezírko, odkud byla izolována nová bakterie Chloracidobacterium validum (Laboratoř anoxygenních fototrofů Mikrobiologického ústavu AV ČR)