Бактерии формируют себе надежное убежище и одновременно создают запасы сырья

НаукаПрирода

Как арктические микроорганизмы строят себе железомарганцевый дом

Наталья Шульга, кандидат геологоминералогических наук, старший научный сотрудник Лаборатории химии океана Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН; Сергей Гаврилов, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Отдела экстремофильных микроорганизмов ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии » РАН

Типичные железомарганцевые структуры Карского моря

Железомарганцевые конкреции, залегающие на шельфе Карского моря, населены уникальными микробными сообществами, вероятно, ускоряющими процесс формирования самих конкреций. Состав этих микробных сообществ, использующих железомарганцевые конкреции в качестве среды обитания и убежища в суровых условиях арктических морей, во многом зависит от химического состава конкреций.

Образование полиметаллических руд в Мировом океане — уникальное природное явление. К таким рудам относятся, в том числе, и железомарганцевые конкреции — шарообразные минеральные отложения на океанском дне.

Первые находки железомарганцевых конкреций были сделаны в начале XIX века на легендарном судне «Челленджер» в Северной Атлантике. В последующие годы внимание к их изучению было слабым из-за труднодоступности районов исследования. И только в последние 20–25 лет интерес к этому виду минерального сырья привлек пристальное внимание мирового научного сообщества и индустрии.

Основу конкреций составляют окисные соединения железа и марганца, концентрации которых могут достигать десятков процентов. Кроме того, конкреции обогащены другими металлами и редкоземельными элементами — а это сырье для широкого спектра новейших высокотехнологичных и экологически чистых разработок, без которых уже невозможно представить современный мир. За последнее десятилетие мировое потребление многих редких металлов значительно возросло, а их поставки не всегда выглядят надежными из-за ограниченного числа крупных производителей. Усиление конкуренции за ресурсы со стороны быстро растущих экономик (например, Китая, Индии, Бразилии, Индонезии) может привести к дефициту критически важного сырья.

Глубоководные и шельфовые месторождения полиметаллических руд, запасы которых оцениваются в 300 млрд тонн, не заменят наземную добычу, но станут дополнительным источником сырья для удовлетворения растущих потребностей.

Откуда берутся конкреции

Обширные скопления железомарганцевых конкреций обнаружены в глубоководных районах Тихого и Индийского океанов на глубинах 4000–6000 м. Исследования показали, что в этих местах скорости роста рудных образований составляют миллиметры в миллион лет. В то же время на морском шельфе формирование и рост конкреций происходит в тысячу раз быстрее.

По морфологии выделяются сфероидальные, эллипсоидальные, дискоидальные и полиядерные типы. Конкреции часто формируются вокруг обломков горных пород, раковин моллюсков, а иногда ядром для их роста становятся зубы древних вымерших акул. Размер конкреций колеблется в широких пределах — от миллиметров до десятков сантиметров в поперечнике.

Механизмы образования полиметаллических руд являются дискуссионной темой в научном сообществе. В 1970-е годы некоторые исследователи выдвигали гипотезу об активном участии микроорганизмов в формировании железомарганцевых конкреций. Впервые она прозвучала в работах американского микробиолога Хайнриха Эрлиха в 1963 году (Ehrlich, H. L. Bacteriology of manganese nodules). Позднее, в 1980-е, были сообщения советских (ленинградских) микробиологов о возможности ускоренного осаждения минералов железа и марганца из морской воды под воздействием микроорганизмов. Однако прямых доказательств участия микробов в формировании железомарганцевых конкреций в естественных условиях найдено не было.

Перелом наступил в 2000-х годах, когда с помощью сканирующего электронного микроскопа ученым удалось найти структуры, похожие на минерализованные клетки микроорганизмов, внутри образцов конкреций и определить их состав. Когда существенный прогресс молекулярно-биологических методов позволил выделять и анализировать тотальную ДНК из самых разнообразных образцов, в том числе из конкреций, казалось, что вопрос о биологическом механизме их формирования будет решен.

Не все так просто

Однако природа этого явления оказалась намного сложнее. С помощью методов молекулярной биологии было показано, что, например, в состав микробных сообществ глубоководных конкреций Тихого океана входят микроорганизмы, способные окислять железо и марганец, а изменения состава этих сообществ коррелирует со скоростью роста конкреций. Однако детальное изучение данного вопроса еще только начинает проводиться учеными разных стран. В то же время предполагаемые «микробные минералоги» оказались не доминирующими группами в этих микробных сообществах. Дальнейшее расширение молекулярно-биологических работ по конкрециям показало, что их населяют очень разнообразные сообщества микроорганизмов, в которых, как ни странно, доминируют микробы, осуществляющие биогеохимический цикл азота (окисление и восстановление его соединений), а отнюдь не циклы железа и марганца, как ожидалось. Механизм влияния микроорганизмов на рост конкреций остался неясным.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Как ничто стало нечто и почему это так важно? Как ничто стало нечто и почему это так важно?

Когда появился ноль и как он стал из ничем чем-то

Наука и жизнь
Выражайте благодарность и проявляйте сочувствие: 5 шагов к улучшению отношений — попробуйте на практике Выражайте благодарность и проявляйте сочувствие: 5 шагов к улучшению отношений — попробуйте на практике

Мы часто слышим: отношения — это работа. Но что именно следует делать?

Psychologies
10 леденящих душу случайных фактов 10 леденящих душу случайных фактов

Тайная сторона совершенно невинных на первый взгляд вещей!

Maxim
Странные и прекрасные застольные традиции народов мира Странные и прекрасные застольные традиции народов мира

Рассказываем об интересных алкогольных обычаях разных стран

Maxim
Ярчайшая Ярчайшая

О самой яркой звезде ночного неба — Сириусе

Наука и жизнь
Хлебозрелище Хлебозрелище

«Рагу Додена Буффана», или Как еда стала универсальным источником эмоций в кино

Weekend
«Как подстелить соломку» | Building a Safety «Как подстелить соломку» | Building a Safety

Оценка и управление рисками в социальном проектировании

Позитивные изменения
Что такое шугаринг и как его правильно делать Что такое шугаринг и как его правильно делать

Шугаринг — метод удаления волос, которым пользовались еще древние египтяне

РБК
Волки, как и собаки, узнают знакомые человеческие голоса Волки, как и собаки, узнают знакомые человеческие голоса

Вероятно, между волками и собаками распространено межвидовое общение

ТехИнсайдер
6 причин, по которым на ногтях появляются белые пятна: что делать в каждом случае 6 причин, по которым на ногтях появляются белые пятна: что делать в каждом случае

Лейконихия — так «на медицинском» называются эти белые пятна на ногтях

VOICE
Папоротники и луковицы лилий включили в рацион первых земледельцев Приморья Папоротники и луковицы лилий включили в рацион первых земледельцев Приморья

Палеоботаники изучили материалы из поселения Кроуновка-1

N+1
«В Бабкине тараканить некого», или Где искать секс за МКАД «В Бабкине тараканить некого», или Где искать секс за МКАД

Отправляемся в поисках секса на Чукотку и в Таиланд

СНОБ
«Это наживается нервами десятилетий, а конфискуется в одну ночь» «Это наживается нервами десятилетий, а конфискуется в одну ночь»

Александр Солженицын о правилах выживания

Weekend
Вера Васильева: «Нужно быть готовым к любым поворотам судьбы и любить жизнь» Вера Васильева: «Нужно быть готовым к любым поворотам судьбы и любить жизнь»

Актриса Вера Васильева о детстве, театре и заботе

Коллекция. Караван историй
Чем хорош «Человек-паук: Паутина вселенных» и как менялся канон Человека-паука в кино? Чем хорош «Человек-паук: Паутина вселенных» и как менялся канон Человека-паука в кино?

Как менялся образ и канон Человека-паука на экране?

Правила жизни
Дело Кобе живет: как вдова баскетболиста увеличивает капитал семьи после трагедии Дело Кобе живет: как вдова баскетболиста увеличивает капитал семьи после трагедии

Как после трагедии Кобе Брайанта его вдова взяла все в свои руки

Forbes
Жившего 1,45 миллиона лет назад гоминина разделал другой гоминин Жившего 1,45 миллиона лет назад гоминина разделал другой гоминин

Возможно, это одно из древнейших свидетельств каннибализма

N+1
3 самых распространенных мифа об одиночестве, про которые пора забыть 3 самых распространенных мифа об одиночестве, про которые пора забыть

Что мы думаем об одиночестве?

Psychologies
Людмила Поргина «Ленком». Коллеги Людмила Поргина «Ленком». Коллеги

Судьба подарила мне театр «Ленком», где я встретила свою любовь

Караван историй
Календарь вакцинации: какие прививки нужно делать взрослым? Календарь вакцинации: какие прививки нужно делать взрослым?

Помогают ли прививки и от чего стоит защищаться в первую очередь?

Правила жизни
Когда не стоит возвращаться к бывшему: 5 неправильных поводов Когда не стоит возвращаться к бывшему: 5 неправильных поводов

В каких случаях не стоит давать себе и партнеру второй шанс

Psychologies
Какую водку можно пить евреям? Какую водку можно пить евреям?

Одно из величайших алкогольных заблуждений заключается в том, что евреи не пьют

Maxim
На разных языках На разных языках

Отношение к религии у советской власти было всегда негативным

Дилетант
Отрывок из книги «Super Mario. Как Nintendo покорила мир» Отрывок из книги «Super Mario. Как Nintendo покорила мир»

Super Mario Bros. — одна из самых успешных компьютерных игр в мире

СНОБ
Нейробиология совести. Что такое совесть и зачем она человеку Нейробиология совести. Что такое совесть и зачем она человеку

Совесть: могла ли она развиться у человека эволюционно?

ТехИнсайдер
От блокбастеров до острой курицы: как голливудский продюсер развивает сферу общепита От блокбастеров до острой курицы: как голливудский продюсер развивает сферу общепита

Продюсер Джон Дэвис развивает рестораны формата fast casual

Forbes
Аквапорины астроцитов оказались ответственными за отек мозга после инсульта Аквапорины астроцитов оказались ответственными за отек мозга после инсульта

Острая ишемия вызвала рост внутриклеточной концентрации кальция

N+1
Можно ли улучшить память? Можно ли улучшить память?

Что мы запоминаем и почему?

VC.RU
Советский кутюр: история пяти культовых платьев и их создательниц Советский кутюр: история пяти культовых платьев и их создательниц

Самые известные советские платья: футуристичный Октябрь и африканские мотивы

Forbes
10.203 10.203

10.203 — это творческое объединение и совместная мастерская уличных художников

Собака.ru
Открыть в приложении