CC BY
43
УДК 504.054:579.63:613.4(571.56)
DOI: 10.24411/1728-323X-2019-16021
РОЛЬ БАКТЕРИЙ РОДА BACILLUS В СОХРАНЕНИИ ОСТАНКОВ МАМОНТОВОЙ ФАУНЫ В МНОГОЛЕТНИХ МЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ
Н. П. Тарабукина, д. в. н., профессор,
ФГБНУ «Якутский научно-исследовательский
институт сельского хозяйства»
им. М. Г. Сафронова,
М. П. Неустроев, д. в. н., профессор,
ФГБНУ «Якутский научно-исследовательский
институт сельского хозяйства»
им. М. Г. Сафронова,
ФГБОУ ВО «Якутская государственная
сельскохозяйственная академия»
М. П. Скрябина, к. в. н.,
А. М. Степанова, к. в. н.,
С. И. Парникова, к. в. н.,
А. А. Былгаева, к. в. н.,
ФГБНУ «Якутский научно-исследовательский
институт сельского хозяйства»
им. М. Г. Сафронова,
М. М. Неустроев, к. б. н.,
ГБУ «Республиканский информационный
аналитический центр экологического
мониторинга»,
Якутск, Россия, [email protected]
При микробиологическом исследовании мягких тканей Махсунуохского, Юкагирского, Малоляховского мамонтов, Оймяконского и Хромского мамонтят, Колымского шерстистого носорога, мамонта-подростка Юки, Юкагирской лошади и бизона, также Омолойского лосенка изолировано 64 штамма микроорганизмов, из них 42 штамма представлены бактериями рода Bacillus. По биохимическим и физиологическим свойствам идентифицировано 9 видов штаммов бактерий рода Bacillus: B. megatherium, B. subtilis, B. alvei, B. brevis, B. popillae, B. steuro-thermophilus, B. circulans, B. laterosporus. Все штаммы не патогенные для лабораторных животных. Все штаммы бактерий рода Bacillus, изолированные из представителей мамонтовой фауны, имеют выраженную антагонистическую активность по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам: Salmonella, Escherihea, Shigella, Yersinia, Staphylococcus, Streptococcus, Proteus, Micobacterium, Leptospirosis и токсигенным грибам — Aspergillus, Penicillium, Alternaria, Fuza-rium, а также Botrytis Cinera и Candida. Также установлено, что штаммы обладают различной степенью антибиотикоустойчивости. Бактерии рода Bacillus, изолированные из представителей мамонтовой фауны, выделяют сильные бакте-риоцины, останавливающие рост и развитие микроорганизмов, в том числе гнилостных. Результаты многолетних исследований позволили заключить, что именно бактерии рода Bacillus, обладающие выраженной антагонистической и ферментативной активностью, играют огромную роль при сохранении останков представителей мамонтовой фауны в мерзлых грунтах.
Введение. Особое место в исследованиях представителей мамонтовой фауны отведено микроорганизмам. Интерес к психро-фильным микроорганизмам обусловлен их фундаментальной и практической значимостью, поиском активных на холоде ферментных систем, их структурных механизмов при работе в зоне низких температур [1]. Микробиологические исследования ископаемых животных, сохранившихся в многолетней мерзлоте, представляют несомненный интерес для науки. Наши исследования начаты с 2003 г., и в ноябре 2004 г. впервые доложены результаты о выделении штаммов бактерий рода Bacillus плейстоценового возраста из тканей мамонтов, которые обладают выраженными биологически активными свойствами [2—4]. Впоследствии о выделении бактерий рода Bacillus из микробиоты представителей мамонтовой фауны подтверждены сообщениями других исследователей [5]. Чрезвычайно высокие адаптивные возможности бактерий рода Bacillus обеспечивают им существование и доминирование в экстремальных условиях Севера [6]. Изучение микробиоты представителей мамонтовой фауны актуально с точки зрения направлений современной микробиологии и биотехнологии: психрофилии, криоанабиоза, особенности экологии и эволюции микроорганизмов.
Методы. В работе использованы методы классической микробиологии (биохимические методы идентификации, исследования антагонистической активности микроорганизмов, антибиотикоустойчивости, факторов патогенности), а также методы генетической идентификации микроорганизмов. Применены оригинальные микробиологические методики приготовления препаратов для сканирующей электронной микроскопии. Исследован биологический материал (БМ) — кусочки кожи, мышц, шерсти, содержимое желудка, кишечника, а также кровь ископаемых жи-
Microbiological examination of soft tissues of the Mahsunuokh, Yukagir, Malolyahovsky mammoths, the Oymyakon and Khromsky mammoths, the Kolyma woolly rhinoceros, the Yukka adolescent mammoth, the Yukagir horse and bison, also the Omoloyi elk calf, 64 microorganisms strains were isolated, of which 42 strains were represented by bacteria of the genus Bacillus. By biochemical and physiological properties, 9 species of bacterial strains of the genus Bacillus were identified: B. megatherium, B. subtilis, B. alvei, B. brevis, B. popillae, B. steurothermophilus, B. circulans, B. laterosporus. All strains are not pathogenic for laboratory animals. All strains of bacteria of the genus Bacillus, isolated from the representatives of the mammoth fauna, have a pronounced antagonistic activity in relation to the pathogenic microorganisms and opportunistic pathogens: Salmonella, Escherihea, Shigella, Yersinia, Staphylococcus, Streptococcus, Proteus, Micobacterium, Leptopiros and toxigenic fungi — Aspergillus, Penicillium, Alternaria, Fuzari-um, as well as well as Botrytis Cinera and Candida. It was also found that the strains possess different degrees of antibiotic resistance. The bacteria of the genus Bacillus, isolated from the representatives of the mammoth fauna, secrete strong bacteriocins, stopping the growth and development of microorganisms, including putrefactive ones. The results of many years of research have allowed us to conclude that it is bacteria of the genus Bacillus, which have a pronounced antagonistic and enzymatic activity, that play a huge role in preserving the remains of representatives of the mammoth fauna in the permafrost soils.
Ключевые слова: Bacillus subtilis, мамонтовая фауна, ископаемые животные, мерзлые грунты, палеомикробиота.
Keywords: Bacillus subtilis, mammoth fauna, fossil animals, the permafrost soils, paleomicrobiota.
вотных (Махсунуохского, Юкагирского, Малоляховского мамонтов, Оймяконского и Хромского мамонтят, молодого мамонта Юки, Юкагирского бизона и лошади, Колымского шерстистого носорога, Омолойского лосенка).
Результаты и обсуждения. При микробиологическом исследовании мягких тканей вышеуказанных ископаемых животных изолировано 64 штамма микроорганизмов, из них 42 представлены бактериями рода Bacillus.
За 10 лет исследований по биохимическим и физиологическим свойствам идентифицировано 9 видов штаммов бактерий рода Bacillus: B. megatherium, B. subtilis, B. alvei, B. brevis, B. popillae, B. steurothermophilus, B. circulans, B. laterosporus (таблица). Штаммы бактерий рода Bacillus, изолированные из палемикробиоты, имеют выраженную антагонистическую активность по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам. Бактерии рода Bacillus, изолированные из представителей мамонтовой фауны, выделяют сильные бактериоцины, останавливающие рост и развитие микроорганизмов, в том числе гнилостных. По мнению ведущих ученых палеонтологов, «непременным требованием хранения тканей ископаемых животных в криогенных условиях является их тщательное предохранение от проникновения современных микробов». Для сохранения трупов ископаемых животных применяли формалин [7].
Результаты многолетних исследований позволили заключить, что именно бактерии рода Bacillus, обладающие выраженной антагонистической и ферментативной активностью, игра-
Виды штаммов бактерий рода Bacillus, изолированные из представителей мамонтовой фауны
№ Вид штамма Объект исследования Год исследования
1 B. megaterium Юкагирский мамонт Хромский мамонтенок Юка (мамонт-подросток) Малоляховский мамонт -2 Омолойский лосенок 2004 г. 2010 г. 2012 г. 2014 г. 2014 г.
2 B. alvei Махсунохский мамонт Юкагирский мамонт Колымский шерстистый носорог Хромский мамонтенок 2003 г. 2004 г. 2008 г. 2010 г.
3 B. laterosporus Юка (мамонт-подросток) Юкагирский бизон-2 Малоляховский мамонт 2012 г. 2012 г. 2014 г.
4 B. pumilus Оймяконский мамонтенок-3 Хромский мамонтенок Колымский шерстистый носорог-2 2006 г. 2010 г. 2008 г.
5 B. brevis Махсунохский мамонт Юкагирский мамонт Оймяконский мамонтенок-2 Колымский шерстистый носорог Хромский мамонтенок 2003 г. 2004 г. 2006 г. 2008 г. 2010 г.
6 B. popilae Колымский шерстистый носорог 2008 г.
7 B. subtilis Оймяконский мамонтенок Колымский шерстистый носорог-2 Юкагирский бизон 2006 г. 2008 г. 2012 г.
8 B. circulans Малоляховский мамонт 2014 г.
9 B. stearothermophilis Омолойский лосенок 2014 г.
22
№ 6, 2018
ют огромную роль при сохранении останков представителей мамонтовой фауны в многолетних мерзлых грунтах [8—10]. Таким образом, для сохранности органов, тканей ископаемых животных возможно применение биопрепаратов из штаммов бактерий В. тЫШъ, выделенных из па-леомикрофлоры в сочетании с низкими температурами.
Заключение. Результаты проведенных исследований и опыт разработки биопрепаратов позволяют предложить комплексные, междисциплинарные научные исследования по разработке технологии изготовления и применения микробных препаратов на основе штаммов бактерий Bacillus subtilis для сохранения органов тканей ископаемых животных в музеях и хранилищах.
Библиографический список
1. Лазарев П. А. История находки Юкагирского мамонта / П. А. Лазарев, Г. Г. Боескоров, А. Н. Тихонов и др. // Юкагирский мамонт: монография / под ред. Г. Г. Боескорова, А. Н. Тихонова, И. Сузуки. — СПб., 2007. — С. 17—22.
2. Tarabukina N., Neustroev M., Parnikova S., Fedorova M., Baishev A. Microbiological Investigation of the Yukagir Mammoth. In Proceeding of International Scientific Practical Conference, Yakutsk (17—19 November. 2004). 2004. P. 29.
3. Tarabukina N. Neustroev, M. P. Smirnov A. M., Pavlova I. B., Parnikova S. I., Bannikova D. A., Fedorova M. P. Research of Bacteria of Genus Bacillus Allocated from the Yukagir Mammoth. Procudings of international symposium on Yukagir Mammoth (Nagakute, Japan). 2005. P. 19.
4. Tarabukina N., Neustroev M., Parnikova S., Fedorova M., Bylgaeva A. The Antagonistic Properties of Strains of the Bacteria Bacillus, Recovered from the Yukagir Mammoth. The Yukagir Mammoth. 2007. P. 204—208.
5. Sofronova O., Kasyan I., Kazakova E., Chernyanvsky V., Boeskorov G., Lazarev P., Nikiforov O. Isolation of Culture of a microbe of a Bacillus Species from the Trunk of the Oymyakon Mammoth Baby. J. Quaternaire. 2010. No. 3. P. 58—59.
6. Иванова Т. И. Микробиологическая характеристика мерзлотных почв острова Тит-Ары (Якутия) / Т. И. Иванова, Н. П. Кузьмина, А. П. Исаев // Сибирский экологический журнал. — 2012. — № 6. — С. 831—840.
7. Лазарев П. А., Боескоров Г. Г., Тихонов А. Н., Савинов Д. Д. Условия хранения останков с мягкими тканями Юкагирского мамонтенка и других вымерших животных в криогенных условиях // В кн.: Юкагирский мамонт. Ред. Г. Г. Боескоров, А. Н. Тихонов, Н. Сузуки. — СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2007. — С. 215—218.
8. Neustroev M. P., Fedorova M. P., Parnikova S. I., Neustroev M. M. Yakutiya zoolite microflora // J. Quaternaire. 2010, No. 3. P. 59—60.
9. Neustroev M. P., Tarabukina N. P., Neustroev M. M., Fedorova M. P., Stepanova A. M., Parnikova S. I., Baishev A. A. Microflora of Fossil Animals preserved in Yakut Permafrost. J. of Earth Science and Engineering. 2014. Vol. 4. No. 8. P. 484—489.
10. Tarabukina N. P., Neustroev M. P., Scryabina M. P., Stepanova A. M., Parnikova S. I., Neustroev M. M., Boeskorov G. G., Pavlova I. B. The role of bacteria of the genus Bacillus in preserving the remains of Mammoth fauna in perennial frozen soils. VII International Conference of Mammoths and Their Relatives (17—23 September 2017. Tachung, Taiwan). P. 72.
THE ROLE OF BACTERIA OF THE GENUS BACILLUS IN THE PRESERVATION OF THE REMAINS OF THE MAMMOTH FAUNA IN PERENNIAL FROZEN SOILS
N. P. Tarabukina, Ph. D. (Veterinary), Dr. Habil, professor, Federal State Budgetary Institution "Yakut Research Institute Agriculture "them. M. G. Safronov;
M. P. Neustroev, Ph. D. (Veterinary), Dr. Habil, professor, Federal State Budgetary Institution "Yakut Research Institute Agriculture "them. M. G. Safronov, Federal State Educational institution "Yakut State Agricultural Academy"; M. P. Scryabina, Ph. D. (Veterinary), A. M. Stepanova, Ph. D. (Veterinary), S. I. Parnikova, Ph. D. (Veterinary),
A. A. Bylgayeva, Ph. D. (Veterinary), Federal State Budgetary Institution "Yakut Research Institute Agriculture "them. M. G. Safronov; M. M. Neustroev, Ph. D. (Biology), Federal State Budgetary Institution "Yakut Research Institute Agriculture "them. M. G. Safronov. Yakutsk, Russia, [email protected]
References
1. Lazarev P. A. History of the discovery of the Yukagir mammoth / P. A. Lazarev, G. G. Boeskorov, A. N. Tikhonov et al. Yukagir mammoth. 2007. P. 17—22. [in Russian]
2. Tarabukina N., Neustroev M., Parnikova S., Fedorova M., Baishev A. Microbiological Investigation of the Yukagir Mammoth. In Proceeding of International Scientific Practical Conference, Yakutsk (17—19 November. 2004). 2004. P. 29.
3. Tarabukina N. Neustroev, M. P. Smirnov A. M., Pavlova I. B., Parnikova S. I., Bannikova D. A., Fedorova M. P. Research of Bacteria of Genus Bacillus Allocated from the Yukagir Mammoth. Procudings of international symposium on Yukagir Mammoth (Nagakute, Japan). 2005. P. 19.
4. Tarabukina N., Neustroev M., Parnikova S., Fedorova M., Bylgaeva A. The Antagonistic Properties of Strains of the Bacteria Bacillus, Recovered from the Yukagir Mammoth. The Yukagir Mammoth. 2007. P. 204—208.
5. Sofronova O., Kasyan I., Kazakova E., Chernyanvsky V., Boeskorov G., Lazarev P., Nikiforov O. Isolation of Culture of a microbe of a Bacillus Species from the Trunk of the Oymyakon Mammoth Baby. J. Quaternaire. 2010. No. 3. P. 58—59.
6. Ivanova T. I. Microbiological characteristic of the permafrost on the island of Tit-Ary (Yakutia). Siberian Journal of Ecology. 2012. No. 6. P. 831—840. [in Russian]
7. Lazarev P. A., Boeskorov G. G., Tikhonov A. N., Savinov D. D. The storage conditions of the remains with soft tissues of the Yukagir mammoth and other extinct animals in cryogenic conditions. Yukagir mammoth. 2007. P. 215—218. [in Russian]
8. Neustroev M. P., Fedorova M. P., Parnikova S. I., Neustroev M. M. Yakutiya zoolite microflora // J. Quaternaire. 2010, No. 3. P. 59—60.
9. Neustroev M. P., Tarabukina N. P., Neustroev M. M., Fedorova M. P., Stepanova A. M., Parnikova S. I., Baishev A. A. Microflora of Fossil Animals preserved in Yakut Permafrost. J. of Earth Science and Engineering. 2014. Vol. 4. No. 8. P. 484—489.
10. Tarabukina N. P., Neustroev M. P., Scryabina M. P., Stepanova A. M., Parnikova S. I., Neustroev M. M., Boeskorov G. G., Pavlova I. B. The role of bacteria of the genus Bacillus in preserving the remains of Mammoth fauna in perennial frozen soils. VII International Conference of Mammoths and Their Relatives (17—23 September 2017. Tachung, Taiwan). P. 72.
