Ключевые слова
молекулярная экология микроорганизмов, микробное разнообразие, таксономия и систематика бактерий, микроорганизмы болотных экосистем, метанотрофные бактерии, молекулярная идентификация микроорганизмов, фильтрующиеся формы бактерий, планктомицеты, ацидобактерии, биосферная роль микроорганизмов

Направления исследований

• Молекулярный анализ микробного разнообразия в экосистемах.
• Изучение биологии и экологии метанотрофных бактерий.
• Идентификация фильтрующихся форм прокариот пресных вод.
• Изучение микробных агентов деструкции органического вещества в северных болотных экосистемах.
• Исследование малоизученных фил бактерий – Planctomycetes и Acidobacteria.
• Метатранскриптомика микробных сообществ болотных экосистем.
• Исследования структуры и состава микробных сообществ торфяников, пострадавших от пожаров.

Основные методы исследований
Уникальные/редкие методы исследования (на базе собственного оборудования), имеющиеся в лаборатории: Лаборатория имеет собственную инструментальную базу, необходимую для проведения молекулярной идентификации и детекции микроорганизмов с привлечением метода in situ гибридизации с рРНК-специфичными флуоресцентно-мечеными олигонуклеотидными зондами (метод FISH, fluorescent in situ hybridization).

Коллектив лаборатории обладает большим опытом разработки и применения новых флуоресцентных зондов различного уровня специфичности.

Лаборатория реализует ряд современных молекулярных методов идентификации и детекции микроорганизмов:- идентификация микроорганизмов с помощью филогенетического анализа генов 16S рРНК и функциональных генов; — анализ состава микробных сообществ с помощью пиросеквенирования ампликонов генов рРНК; — идентификация популяций метанотрофных бактерий в природных образцах с помощью пиросеквенирования ампликонов pmoA генов; — молекулярная идентификация фильтрующихся микроорганизмов; — анализ метаболически активных компонентов микробных сообществ с помощью метатранскриптомного анализа.

В лаборатории разработаны эффективные подходы к выделению, культивированию и исследованию: — ацидобактерий (филогенетическая группа Acidobacteria), — планктомицетов (филогенетическая группа Planctomycetes); — ацидофильных и психротолерантных метано- и метилотрофных бактерий.

Краткая история лаборатории
Лаборатория микробиологии болотных экосистем создана в 2008 году на базе новой группы, сформированной в ИНМИ РАН в 2002 г. для выполнения проекта Программы Президиума РАН «Молекулярная и клеточная биология». В 2021 году лабораториябыла переименована в лабораторию молекулярной экологии и филогеномики бактерий.

Область научных исследований – изучение филогенетического разнообразия и функциональной структуры микробных сообществ северных болот, а также описание новых микроорганизмов из этих экосистем. Методическая идеология исследования – органичное сочетание молекулярных и культуральных подходов.

ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

Лаборатория занимается изучением филогенетического разнообразия и функциональной структуры микробных сообществ северных болот — одной из доминирующих наземных экосистем Северного полушария и центра формирования ультрапресных вод. Сотрудниками лаборатории выполнен ряд приоритетных работ по молекулярному анализу состава микробных сообществ этих биосферно важных экосистем с помощью высокопроизводительного секвенирования функциональных и филогенетических генов, флуоресцентной in situ гибридизации и метатранскриптомики.

Лаборатория является международным лидером в культивировании и описании бактерий северных болотных экосистем, подавляющее большинство которых имеют статус «некультивируемых», в том числе ацидобактерий и планктомицетов. Сотрудниками лаборатории описано 24 новых рода и 40 видов, а также 10 новых семейств, 7 порядков и 2 класса бактерий. Активно ведутся работы по анализу геномов и метаболического потенциала этих новых микроорганизмов.

Международный приоритет достигнут в области исследования ацидофильных метанотрофных бактерий, факультативных метанотрофов, а также микробных агентов окисления С1 соединений северных наземных экосистем. Работа по исследованию метанотрофных бактерий, ответственных за окисление атмосферного метана, выполненная в рамках сотрудничества с The Arctic University of Norway и опубликованная в журнале PNAS, получила Премию Коццарелли (The Cozzarelli Prize) за лучшую публикацию 2019 года в области биомедицинских наук.

Лабораторией выполнено первое системное исследование фильтрующихся (проникающих через «бактериальные» фильтры с порами диаметром 0.22 мкм) микробных клеток в природных резервуарах пресных вод севера Европейской части России — малых озерах и болотных экосистемах водосбора Верхней Волги, а также Рыбинском водохранилище. Цикл работ «Фильтрующиеся формы микроорганизмов в пресноводных экосистемах севера России», опубликованных в журнале Микробиология, получил  премию МАИК «Наука/Интерпериодика» 2014 года.

Одно из важных направлений работы составляют исследования структуры и состава микробных сообществ торфяников, пострадавших от пожаров, для установления возможных нарушений биосферных функций этих экосистем.

Исследования лаборатории поддержаны грантами РНФ и РФФИ, в том числе международными и молодежными, а также программами Президиума РАН «Молекулярная и клеточная биология» и «Природные катастрофы и адаптационные процессы в условиях изменяющегося климата и развития атомной энергетики».

Лаборатория активно сотрудничает с другими отечественными и зарубежными коллективами. Партнерами лаборатории являются: ИБФМ РАН, Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина, Max-Planck-Institute for Terrestrial Microbiology, The Arctic University of Norway, University of Washington, University of Calgary, Netherlands Institute of Ecology, NIOZ Royal Netherlands Institute for Sea Research.

За последние 15 лет в лаборатории защищены 1 докторская и 7 кандидатских диссертаций, а также выполнены и успешно защищены 10 дипломных работ.

СОСТАВ ЛАБОРАТОРИИ

УНИКАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

1. Молекулярная идентификация микроорганизмов или анализ состава микробных сообществ
2. Разработка флуоресцентных олигонуклеотидных зондов для специфической детекции целевого вида (группы) бактерий
3. Выделение и культивирование микроорганизмов из холодных экосистем / местообитаний