КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-74-00003
НазваниеПочвенные микробные комплексы после двухлетнего экспонирования в открытом космосе
Руководитель Белов Андрей Антонович, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва
Конкурс №110 - Конкурс 2025 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка молодых ученых»
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-108 - Почвоведение
Ключевые слова открытый космос, астробиология, микробные сообщества, почвы, вечная мерзлота, пустыни, физиология, антибиотикоустойчивость, полиэкстремотолератность
Код ГРНТИ34.27.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Почвы и осадочные породы являются основным пулом микроорганизмов нашей планеты. Глобальные процессы, такие как изменения климата, деградация почвенного покрова, загрязнение экосистем, в том числе антимикробными препаратами, нарушение природных циклов элементов – все это приводит к стрессовым изменениям почвенных микробиомов и их свойств. Ввиду чрезвычайно высокой гетерогенности почв, высокому разнообразию микроорганизмов и различных сочетаний стрессовой нагрузки, вопросы устойчивости микроорганизмов и сохранения ими метаболической активности при остаются малоизученными. Особенно перспективным в аспекте изучения стресс-толерантности микроорганизмов является изучение совокупных стрессовых воздействий внеземного пространства, поскольку, с одной стороны, позволяет пролить свет на возможные пути возникновения жизни на нашей планете и оценить возможную обитаемость инопланетных тел, а с другой стороны позволяет оценить возможность распространения земных организмов за пределами Земли. Микробные сообщества играют чрезвычайно важную роль в обеспечении целостности и функционирования биосферы: в экосистемах они играют ключевую роль в образовании и трансформации органических соединений, определяют плодородие почв; у высших организмов играют принципиальную роль в обеспечении питания. Изменения микробиомов под воздействием внешних факторов могут носить как позитивные, так и негативные эффекты и для предсказания этих изменений и управления ими, что представляет большой интерес в том числе для целей ремедиации и восстановления экосистем, необходимо понимание чувствительности к различным воздействиям различных групп микроорганизмов и их потенциальные диапазоны устойчивости в отношении различных внешних факторов.
Планируется впервые в мире изучить таксономию и диапазоны устойчивости к различным физико-химическим факторам (температура окружающей среды, рН, водорастворимые соли, окислители, клинические антибиотики) культивируемых микроорганизмов, приуроченных к вечномерзлым и пустынным осадочным породам, а также почвам умеренного климата, подвергшимся двухлетнему экспонированию в условиях совокупного стрессового воздействия низкой околоземной орбиты на внешней обшивке МКС. Подобный дизайн исследования позволит оценить влияние экологических факторов формирования микробиомов in situ на таксономический состав и устойчивость к совокупному стрессу. Впервые будет исследовано влияние условий открытого космоса на почвенные микробные сообщества контрастных типов почв в условиях длительного воздействия, изучены изменения культивируемых почвенных микробиомов в экспонированных образцах по сравнению с контрольными, оценены таксономические и физиологические характеристики всех уникальных представителей культивируемых микробных комплексов с применением современных и авторских методик исследования. Будет также оценена устойчивость к клиническим антибиотикам различных классов и возможное влияние стрессовой нагрузки на резистентность микроорганизмов. По результатам исследований возможно обнаружение микроорганизмов носителей биотехнологически значимых свойств и ферментативных систем.
Предполагается, что исследования внесут весомый вклад в понимание фундаментальных и прикладных проблем почвенной микробиологии и стресс-толерантности бактерий во внеземных условиях. Планируемые эксперименты позволят сделать вывод о распространенности экстремотолерантных микроорганизмов почвах и осадочных породах различных типов экосистем, влиянии совокупного стресса на экстремотолерантные свойства микроорганизмов и их устойчивость и функциональную активность как в Земных экосистемах, так и во внеземном пространстве.
Ожидаемые результаты
Результатами выполнения проекта будут:
1. С применением современных методов будут идентифицированы представители культивируемых микробиомов, выделенных с применением различных культуральных техник из вечномерзлой осадочной породы Арктики, серой лесной почвы умеренного климата и аридной пустынной почвы, подвергшихся экспонированию в течение двух лет на внешней обшивке Международной космической станции;
2. Для идентифицированных микроорганизмов с применением авторских методик будет оценена способность к росту в диапазонах значений температур и рН среды, присутствия солей и окислителей, а также клинических антибиотиков различных классов, что позволит оценить их экстремотолератность;
3. Впервые в мире будет исследовано влияние условий низкой околоземной орбиты на почвенные микробиомы контрастных экосистем в естественном состоянии сообществ с применением спектра методов микробиологических анализов;
4. Будет оценено влияние условий низкой околоземной орбиты на таксономическое разнообразие и функциональную активность микробиомов контрастных типов почв.
Планируемые исследования внесут существенный вклад в понимание механизмов устойчивости микробных сообществ при совокупном стрессовом воздействии, возможных изменениях почвенных микробиомов и физиологических свойств отдельных его представителей во внеземном пространстве. Полученные данные могут способствовать в разработке новых биотехнологий, позволяющих управлять микробными сообществами в почве, уточнению мер планетарного карантина и астробиологического поиска жизни во внеземном пространстве при проведении различных космических миссий, так же в более глубоком понимании физиологической связи между различными типами стрессовых воздействий на цитологическом уровне, в том числе в свойствах продукции и устойчивости к антибиотикам.
Предполагаемые результаты будут соответствовать мировому уровню исследований. Впервые в мире будет проведена оценка влияния условий открытого космоса на почвенные микробиомы контрастных типов при многолетнем экспонировании.