Их можно использовать как в водоочистных сооружениях, так и для того, чтобы узнать, как на дне Мирового океана образовались загадочные сферические образования из марганца и никеля.
Американские микробиологи случайно открыли сразу два новых вида бактерий, которые могут получать энергию, окисляя марганец. Их существование предсказали более века назад. Статью с описанием открытия опубликовал научный журнал Nature.
«Есть целый пласт исследований, авторы которых пытаются понять, почему трубопроводы в некоторых регионах Калифорнии иногда забиваются загадочными отложениями из оксида марганца. Думаю, что многие коллеги подозревали, что в этом могли быть виноваты микробы, однако только сейчас мы нашли первые подтверждения этого», – рассказал один из авторов исследования, профессор Калифорнийского технологического института (США) Джаред Лидбеттер.
Первые микробы, которые могут поглощать простые неорганические химические вещества и извлекать из них энергию (их называют аутотрофами), возникли примерно 3,9-3,65 мрлд лет назад – практически сразу после того, как на Земле появились все необходимые условия для зарождения жизни.
Для производства сложной органики эти организмы научились использовать самые разные вещества, начиная с водорода и заканчивая экзотическими солями железа и соединениями серы. Благодаря деятельности подобных одноклеточных организмов образовались многие горные породы, которые используют для добычи полезных ископаемых, в частности, многие залежи пирита.
Проводя эксперименты с солями марганца, Лидбеттер и его коллега Хан Ю случайно открыли новые виды этих микробов. После этих опытов ученые залили грязную пробирку, стенки которой были покрыты бежевым порошком из карбоната марганца, обычной водопроводной водой и оставили ее отмокать.
Через несколько недель биологи заметили, что светлый порошок исчез и сосуд покрылся черным налетом неизвестного происхождения. Изучив его состав, ученые обнаружили, что он состоит из порошка двуокиси марганца, который не мог возникнуть сам по себе.
Поедатели тяжелых металлов
Это заставило ученых предположить, что в водопроводной воде есть микробы, которые могут использовать марганец в качестве источника энергии. Исследователи проверили эту теорию, заполнив чистые сосуды раствором карбоната марганца и добавив в них водопроводную воду, а также жидкости, которые остались на дне первой пробирки.
И в том, и в другом случае на дне новых сосудов сформировался слой из черного порошка, который состоял из диоксида марганца, что подтвердило предположение Хана и Лидбеттера. Ученые дополнительно проверили это, используя молекулы карбоната марганца, помеченные углеродом-13.
Благодаря этому биологи выделили из водопроводной воды сразу два штамма бактерий, которые могут превращать соли марганца в двуокись этого металла, используя для этого углекислый газ. Их назвали Manganitrophus noduliformans и Ramlibacter lithotrophicus. Первый микроб – далекий родич бактерий из рода Nitrospira, которые могут питаться соединениями азота, а второй относится к числу бетапротеобактерий.
Как отмечает Лидбеттер, их открытие интересно не только с научной, но и практической точки зрения. С одной стороны, гены, отвечающие за окисление марганца, помогут химикам создать более эффективные катализаторы. Вдобавок, эти микроорганизмы можно использовать в качестве одного из компонентов водоочистных сооружений.
Кроме того, ученые предполагают, что эти микроорганизмы могут быть связаны с формированием так называемых железомарганцевых конкреций – сферических образований из железа и марганца, которые в огромном количестве залегают на дне Мирового океана.
Общую массу этих залежей ученые оценивают примерно в 300 млрд тонн, однако до недавнего времени геологи не могли объяснить, как они могли возникнуть. Открытие Manganitrophus noduliformans и Ramlibacter lithotrophicus, как заключают Хан и Лидбеттер, дает ответ на этот вопрос.
Источник: https://nauka.tass.ru/nauka/8975053
