Вести из экспедиций
Бактерии-«чистильщики» в подземных водах
Один из ключевых микробных процессов в круговороте азота — окисление аммония нитритом в бескислородной среде, так называемый анаммокс. В ходе этого процесса, широко распространённого в природе, образуется большая часть атмосферного азота и почти половина молекулярного азота — в океане. Бактерии, осуществляющие данный процесс, то есть анаммокс-бактерии, были открыты в самом конце XX века, и вскоре их стали использовать в системах биоочистки фильтратов полигонов твёрдых коммунальных отходов (ТКО), иловых вод, стоков пищевой промышленности, животноводческих, сельскохозяйственных, коммунальных комплексов.
Сейчас известно более 22 видов анаммоксбактерий. Они были обнаружены как в природной среде — пресноводных водоёмах, морях, горячих источниках, так и в антропогенных местообитаниях. До недавнего времени считалось, что в подземных местообитаниях анаммокс-бактерии не играют существенной роли, их численность и разнообразие низки. Однако последние исследования показывают, что сообщество анаммокс-микроорганизмов, обитающих в грунтовых водах, довольно разнообразно, например, в загрязнённых интенсивным сельским хозяйством или богатых такими опасными соединениями, как мышьяк. И большинство из них — новые виды, мало похожие на ранее описанные.
Сотрудники ФИЦ Биотехнологии РАН и Института физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН исследовали микробное сообщество в экосистеме подземных вод вблизи поверхностного хранилища радиоактивных отходов Чепецкого механического завода (г. Глазов, Удмуртия). Эта экосистема сильно загрязнена нитратами и аммонием и отличается низкой круглогодичной температурой (7—8°C). Захоронения радиоактивных отходов Чепецкого механического завода начались в середине 1960-х годов и за прошедшие годы существенно изменили экосистему близлежащих подземных вод из-за утечки растворимых компонентов этих отходов, в основном нитратов, аммония, сульфатов, урана и железа.
Исследователи отобрали пробы из верхнего слоя подземных вод с глубины десять метров из двух скважин. В обеих скважинах, загрязнённых азотом, было выявлено микробное сообщество, в котором в изобилии присутствовали азотпреобразующие микроорганизмы, и, к удивлению микробиологов, в сообществе доминировали анаммокс-бактерии. Более того, с помощью метагеномного анализа в отобранных пробах были обнаружены новые анаммокс-микроорганизмы. Филогенетический анализ и сравнение геномов подтвердили открытие четырёх ранее неизвестных анаммокс-бактерий: нового рода Ca. Frigussubterria, нового вида в роде Ca. Kuenenia и двух штаммов нового вида в роде Ca. Scalindua. Впервые идентифицированные бактерии назвали в честь местообитания, где они были обнаружены. Представители вида Ca. Kuenenia glazoviensis и Ca. Frigussubterria udmurtiae в большом