Výzkumný tým Laboratoře anoxygenních fototrofů Mikrobiologického ústavu AV ČR (Centrum ALGATECH v Třeboni) získal významné mezinárodní uznání. Jimi popsaná bakterie Chloracidobacterium validum byla britskou Microbiology Society vybrána jako „Microbe of the Month“.

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.