Микроорганизм с особыми свойствами нашли в месторождении Красноярского края.
Ученые обнаружили в Талнахском месторождении медно-никелевых руд, расположенном в Красноярском крае, новый вид бактерий. Микроорганизм живет в экстремальных условиях и окисляет серу, участвуя тем самым в биовыщелачивании — природном процессе извлечения меди, никеля, кобальта и золота из содержащих серу руд. Новый вид может использоваться в составе микробных сообществ для экологичной переработки сырья при добыче полезных ископаемых в самых сложных условиях. Например, при высокой кислотности, температуре и присутствии металлов, которые обычно тормозят или убивают другие микроорганизмы.
Новые микроорганизмы на месторождениях полезных ископаемых
В месторождениях медных, никелевых, железных и других руд живут бактерии, которые помогают получать в чистом виде ценные металлы, исходно связанные с серой. Этот природный процесс растворения минералов, называемый биовыщелачиванием, происходит благодаря тому, что микроорганизмы окисляют серу и тем самым «убирают» ее из соединений с металлами. Один из наиболее распространенных родов окисляющих серу бактерий — ацидитиобациллюс (Acidithiobacillus). Однако большинство известных микроорганизмов чувствительны к экстремальной кислотности, высоким концентрациям солей и тяжелых металлов, что ограничивает их использование в сложных условиях некоторых месторождений. Поэтому ученые ищут новые микроорганизмы-окислители.
Исследователи из Федерального исследовательского центра «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН обнаружили новый вид бактерий из рода ацидитиобациллюс в Талнахском месторождении в Красноярском крае. Авторы вырастили найденные микроорганизмы в лаборатории и получили чистую культуру. Оказалось, что бактерия способна расти при экстремальной кислотности и при температурах до 43 градусов.
Ученые проанализировали геном обнаруженного вида и нашли в нем гены, отвечающие за процессы окисления серы, а также кодирующие важные защитные механизмы — благодаря им микроорганизм может расти в агрессивных средах. Так, описанная бактерия имеет гены, которые обеспечивают ее устойчивость к тяжелым металлам — меди, цинку, никелю и кобальту — и обезвреживают активные формы кислорода, окисляющие мембраны и белки и приводящие к гибели клеток.
— Крайне интересными оказались отдельные свойства этих бактерий: они образуют крупные скопления из клеток на поверхности частиц серы, которые в перспективе могут повышать эффективность переработки руды. В сочетании с устойчивостью к экстремальным условиям это делает микроорганизм идеальным объектом для выщелачивания металлов даже в месторождениях со сложными рудами, — рассказала кандидат биологических наук, сотрудник лаборатории хемолитотрофных микроорганизмов ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН Анна Панюшкина.
Опираясь на эти особенности и генетические отличия бактерии от других ранее описанных микроорганизмов, авторы выделили ее в отдельный вид, названный по региону, где она была найдена, — ацидитиобациллюс сибирикус (Acidithiobacillus sibiricus).
— В дальнейшем мы планируем изучить характеристики этой бактерии в отношении извлечения ценных металлов из конкретных природных минералов, найти предельные концентрации тяжелых металлов, при которых микроорганизм может «работать», а также исследовать механизмы его устойчивости к этим металлам. Это позволит понять, в каких процессах и для каких типов руд использование описанной бактерии наиболее перспективно, — рассказал руководитель проекта, к.т.н., сотрудник лаборатории хемолитотрофных микроорганизмов ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН Максим Муравьев.
Найденный микроорганизм можно использовать как биохимического помощника при переработке руд. Бактерия окисляет серу, разрушает связи между металлами и серосодержащими соединениями и тем самым облегчает извлечение меди, никеля, кобальта и других ценных элементов, рассказал «Известиям» эксперт НТИ по перспективным и новым источникам энергии Дмитрий Высокогорский. В перспективе это может сделать добычу более экологичной, потому что часть процессов, где сейчас приходится использовать более жесткие химические методы, можно будет перевести на биотехнологические рельсы.
— Особая ценность именно этой бактерии в том, что она приспособлена к очень тяжелым условиям, например к высокой кислотности, температуре и присутствию металлов, которые обычно тормозят или даже убивают другие микроорганизмы. Это значит, что ее можно рассматривать не как лабораторный образец для коллекции, а как реального кандидата для промышленных биосообществ, которые работают прямо в сложных рудах, — сказал эксперт.
Гипотетически это может привести к тому, что добыча станет более точечной, отметил специалист.
В перспективе новую бактерию можно запускать прямо в пласты месторождений или в чаны биореакторов, чтобы перерабатывать бедные руды, которые нерентабельно плавить традиционными методами. Это снизит энергозатраты и выбросы сернистого газа, рассказала молекулярный биолог Арина Холькина.
— Само направление биогидрометаллургии развивается стремительно. Уже сегодня около 15–20% мировой меди добывают с участием бактерий. Но в будущем микроорганизмы смогут не только извлекать металлы, но и селективно «собирать» редкоземельные элементы из отходов электроники, очищать промышленные стоки и даже работать на астероидах в установках замкнутого цикла, — сказала она.
Бактерии становятся полноценным инструментом «зеленой» металлургии — без муфельных печей и токсичных реагентов, подчеркнула Арина Холькина.
Результаты комплексного исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Systematic and Applied Microbiology.
Источник новости и изображений: https://iz.ru/…
