Структурно-функциональное состояние микробных сообществ древних солоидов археологических памятников Черноморского побережья России

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведена комплексная оценка структурно-функционального состояния микробных сообществ разновременных погребенных древних солоидов (почвоподобное образование, похожее на почву, но не имеющее генетически сформировавшихся горизонтов) в открытых археологических шурфах мест стоянок древнего человека, расположенных в среднем течении р. Мзымта Сочинского черноморского побережья в гроте Ахцу и Ахштырской пещере. Отмечены изменения функционального биоразнообразия древних солоидов по сравнению с фоном (аллювиальные почвы, формирующиеся в непосредственной близости к исследуемым солоидам и имеющие сходные с ними мезоморфологические свойства): снижение удельной метаболической активности микробных сообществ в 1.2 раза, исследованных методом мультисубстратного тестирования, и повышение нестабильности палеомикробных систем по индексу ранцгового распределения спектров потребления субстратов d > 1, что характерно для необратимо нарушенных систем. Микробное сообщество древних солоидов претерпело ряд изменений, связанных с антропогенной деятельностью. Анализ основного спектра поглощения субстратов показал, что микробное сообщество солоида грота Ахцу ориентировано на более интенсивное потребление спиртов и аминокислот. Это позволяет предположить поступление органического вещества животного происхождения в культурный слой стоянки древнего человека. В микробиоме солоида Ахштырской пещеры обнаружено присутствие лактотококков и бифидобактерий, крайне редко встречающихся в почве и развивающихся в условиях избытка углеводов на богатых сложных средах, например, ферментированном мясе, растительных остатках. В культурном слое пещерной стоянки обнаружено повышение содержания кератинолитических грибов, способных к разложению кератина волос, шерсти, перьев и т. д. Сравнительный анализ таксономической структуры прокариотного сообщества выявил, что для всех изученных почв и древних солоидов, независимо от палеоантропогенного воздействия, характерно доминирование представителей класса Thermoleophilia, семейств Gaiellaceae и Solirubrobacterales, способных развиваться только при положительных температурах, что предполагает благоприятный климат в период их формирования. Реликтовые почвы грота Ахцу могут являться источником бактерий (родов Janthinobacterium, Lysobacter, Chitinophaga), обладающих биотехнологическим потенциалом и полезными прикладными свойствами.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. В. Рогожина

Субтропический научный центр РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: RogojinaEW@yandex.ru
Россия, ул. Яна Фабрициуса, 2/28, Краснодарский край, Сочи, 354002

Л. В. Захарихина

Субтропический научный центр РАН

Email: rogojinaew@yandex.ru
Россия, ул. Яна Фабрициуса, 2/28, Краснодарский край, Сочи, 354002

А. С. Кизилов

Субтропический научный центр РАН

Email: rogojinaew@yandex.ru
Россия, ул. Яна Фабрициуса, 2/28, Краснодарский край, Сочи, 354002

М. В. Горленко

МГУ им. М.В. Ломоносова

Email: rogojinaew@yandex.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Список литературы

  1. Андронов Е.Е., Иванова Е.А., Першина Е.В., Орлова О.В., Круглов Ю.В., Белимов А.А., Тихонович И.А. Анализ показателей почвенного микробиома в процессах, связанных с почвообразованием, трансформацией органического вещества и тонкой регуляции вегетационных процессов // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2015. Вып. 80. С. 83–94.
  2. Борисов А.В., Петерс С., Чернышева Е.В., Коробов Д.С., Рейнхольд С. Химические и микробиологические свойства культурных слоев поселений кобанской культуры (XIII IХ вв. до н. э.) в окрестностях г. Кисловодска // Вестник археологии, антропологии, этнографии. 2013. № 4 (23). С. 142–153.
  3. Горленко М.В., Кожевин П.А. Мультисубстратное тестирование природных микробных сообществ. М.: МАКС Пресс, 2005. 87 с.
  4. Горячкин С.В. География экстремальных почв и почвоподобных систем // Вестник РАН. 2022. T. 92. № 6. С. 564–571. https://doi.org/10.31857/S0869587322060056
  5. Демкина Т.С. Пространственно-временная динамика состояния микробных сообществ почв степей Волго-Донского междуречья // Аридные экосистемы. 2020. Т. 26. № 1(82). С. 76–83.
  6. Каширская Н.Н., Хомутова Т.Э., Кузнецова Т.В., Шишлина Н.И., Борисов А.В. Динамика химических и микробиологических свойств почв пустынно-степной зоны юго-востока русской равнины во второй половине голоцена (IV тыс. до н. э. – XIII в. н. э.) // Аридные экосистемы. 2018. Т. 24. № 1 (74). С. 52–61.
  7. Каширская Н.Н., Чернышева Е.В., Хомутова Т.Э., Дущанова К.С., Потапова А.В., Борисов А.В. Археологическая микробиология: теоретические основы, методы и результаты // Российская археология. 2021. № 2 C. 7–18. https://doi.org/10.31857/S086960630010975–1
  8. Классификация почв России. Смоленск: Ойкумена, 2008. 242 с.
  9. Ковалева Н.О., Столпникова Е.М. Вулканические почвенные толщи Малого Кавказа как архив раннеплейстоценовой палеоэкологической информации // Палеонтологический журнал. 2020. 54. С. 872–881.
  10. Кулаков С.А., Кизилов А.С., Дятлов А.С. Открытие нового памятника мезолита в Сочинском Причерноморье // Археологические открытия. 2015. Т. 2015. С. 233–234.
  11. Кулаков С.А., Кулькова М.А. Предварительная корреляция результатов стратиграфического и литолого-минералогического изучения отложений Ахштырской пещерной стоянки. Палеолит и мезолит Восточной Европы: М., 2011. С. 59–77.
  12. Манучарова Н.А., Чепцов В.С., Белов А.А., Воробьева Е.А., Зенова Г.М., Степанов А.Л. Почва как природный банк микробного разнообразия: новые подходы и актуальные аспекты // Вестник Российского фонда фундаментальных исследований. 2020. Т. 106. № 2. С. 88–100.
  13. Пат. № 2335543 C2 РФ, МПК C12Q 1/02. Способ мультисубстратного тестирования микробных сообществ и его применение.
  14. Практикум по агрохимии / Под ред. Минеева В.Г. М.: Изд-во МГУ, 2001. 687 с.
  15. Практикум по микробиологии / Под ред. Нетрусова А.И. М.: Издательский центр “Академия”, 2005. 608 с.
  16. Рябогина Н.Е., Якимов А.С. Палинологические и палеопочвенные исследования на археологических памятниках: анализ возможностей и методика работ // Вестник археологии, антропологии и этнографии (палеоэкология). 2010. № 2 (13). C. 186–200.
  17. Салливан Р.Ф., Холтман М.А., Зилстра Дж.Дж.Дж., Уайт Дж.Ф., Кобаяши Д.Ю. Таксономическое положение двух агентов биологической борьбы с болезнями растений как Лизобактер энзимогены основан на филогенетическом анализе 16S рДНК, составе жирных кислот и фенотипических характеристиках // Журнал прикладной микробиологии. 2003. № 94. C. 1079–1086.
  18. Таргульян В.О., Бронникова М.А. Память почв: теоретические основы концепции, современное состояние и перспективы развития // Почвоведение. 2019. № 3. С. 259–275. https://doi.org/10.1134/S0032180X19030110
  19. Турчинская С.М., Семиколенных А.А., Мазина С.Е., Зазовская Э.П. Изотопный состав углерода и азота компонентов подземных карстовых геосистем на примере экскурсионных пещер Предуралья и Кавказа // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2022. № 86(5). С. 715–730.https://doi.org/10.31857/S2587556622050132
  20. Хоробрых Р.Р., Галиулин Р.В., Галиулина Р.А., Башкин В.Н. Управление риском загрязнения водоисточников из почвы гербицидом 2.4-Д // Проблемы анализа риска. 2020. № 1. https://doi.org/10.32686/1812-5220-2020-17-1-24-29
  21. Чеpнышева Е.В., Боpиcов А.В., Коpобов Д.C. Биологичеcкая память почв и культуpныx cлоев аpxеологичеcкиx памятников. М.: ГЕОC, 2016. 245 с. https://www.rfbr.ru/rffi/ru/books/o_1968437
  22. Brockman F.J., Kieft T.L., Fredrickson J.K., Bjornstad B.N., Li S.W., Spangenburg W., Long P.E. Microbiology of vadose zone paleosols in south-central Washington State // Microb. Ecol. 1992. V. 23. P. 279–301. https://doi.org/10.1007/BF00164101
  23. Chernov T.I., Kholodov V.A., Kogut B.M., Ivanov A.L. The Method of Microbiological Soil Investigations within the Framework of the Project “Microbiome of Russia” // Dokuchaev Soil Byulleten. 2017. V. 87. P. 100–113. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2017-87-100-113
  24. Chernov T.I., Zhelezova A.D., Kutovaya O.V. Makeev A.O., Tkhakakhova A.K., Bgazhba N.A., Kurbanova F.G., et al. Comparative Analysis of the Structure of Buried and Surface Soils by Analysis of Microbial DNA // Microbiology. 2018. V. 87. P. 833–841. https://doi.org/10.1134/S0026261718060073
  25. Demkina T.S., Khomutova T.E., Kashirskaya N.N., Stretovich I.V., Demkin V.A. Microbiological investigations of paleosols of archeological monuments in the steppe zone // Eurasian Soil Sc. 2010. V. 43. P. 194–201. https://doi.org/10.1134/S1064229310020092
  26. Frindte K., Lehndorff E., Vlaminck S, Werner K., Kehl M., Khormali F., Knief C. Evidence for signatures of ancient microbial life in paleosols // Sci Rep. 2020. V. 10. P. 16830. https://doi.org/10.1038/s41598–020–73938–9
  27. Marfenina O.E., Gorbatovskaya E.V., Gorlenko M.V. Mycological Characterization of the Occupation Deposits in Excavated Medieval Russian Settlements // Microbiology. 2001. V 70. P. 738–742. https://doi.org/10.1023/A:1013152202535
  28. Margesin R., Siles J.A., Cajtham T., Öhlinger B., Kistler E. Microbiology Meets Archaeology: Soil Microbial Communities Reveal Different Human Activities at Archaic Monte Iato (Sixth Century BC) // Microbial Ecology. 2017. V.73(4). P. 925–938. https://doi.org/10.1007/s00248–016–0904–8
  29. Pantanella F., Berlutt, F., Passariello C., Sarl, S., Morea C., Schippa S. Violacein and biofilm production in Janthinobacterium lividum // J. Applied Microbiology. 2007. V. 102(4). P. 992–999. https://doi.org/10.1111/j.1365–2672.2006.03155.x
  30. Peters S., Borisov A.V., Reinhold S., Korobov D.S., Thiemeyer H. Microbial characteristics of soils depending on the human impact on archaeological sites in the Northern Caucasus // Quaternary International. 2014. V. 324. P. 162–171. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2013.11.020.
  31. Semenov M.V., Chernov T.I., Zhelezova A.D., Nikitin D.A., Tkhakakhova A.K., Ivanova E.A., Xenofontova N.A. et al. Microbial Communities of Interglacial and Interstadial Paleosols of the Late Pleistocene // Eurasian Soil Sc. 2020. V. 53. P. 772–779. https://doi.org/10.1134/S1064229320060101
  32. Siles J.A., Öhlinger B., Cajthaml T., Kistler E., Margesin R. Characterization of soil bacterial, archaeal and fungal communities inhabiting archaeological human-impacted layers at Monte Iato settlement (Sicily, Italy) // Sci Rep. 2018. V. 8. P. 1903. https://doi.org/10.1038/s41598–018–20347–8
  33. Zakharikhina L.V., Rogozhina E.V., Kizilov A.S. Paleosols of archaeological sites in the sochi black sea coast //Nveo-Natural Volatiles Essential Oils Journal| Nveo. 2021. P. 8004–8036. https://www.nveo.org/index.php/journal/article/view/1668
  34. Zhao X.R, Wu H.-Y., Song X.-D., Yang S.-H., Dong Y., Yang J.-L., Zhang G.-L., et al. Intra-horizon differentiation of the bacterial community and its co-occurrence network in a typical Plinthic horizon // Science of The Total Environment. 2019. Т. 678. P. 692–701. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.04.305
  35. Felis G.E., Dellaglio F. Taxonomy of Lactobacilli and Bifidobacteria // Curr. Issues Intest. Microbiol. 2007. V. 8(2). P. 44–61. PMID: 17542335
  36. Liu X., Mao B., Gu J., Wu J., Cui S., Wang G., Zhao J., Zhang H., Chen W. Blautia-a new functional genus with potential probiotic properties? // Gut Microbes. 2021 V. 13. P. 1875796. https://doi.org/10.1080/19490976.2021.1875796

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Кластеризация древних солоидов и современной фоновой почвы по интенсивности потребления основного спектра субстратов (метод МСТ).

Скачать (128KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Интенсивность поглощения субстратов древних солоидов и современной фоновой почвы в относительных единицах.

Скачать (228KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Кластеризация древних солоидов и современной фоновой почвы по результатам секвенирования последовательностей гена 16S рРНК.

Скачать (107KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Филогенетическая карта структуры бактериальной компоненты (%) (по данным секвенирования ампликонов гена 16S рРНК) в образцах солоидов археологических памятников и современных естественных ценозов.

Скачать (589KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Кератинофильные грибы солоидов Ахштырской пещеры на волосе современного человека, используемого в качестве приманки.

Скачать (82KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах