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

Нижняя часть «Артемиды» глазами баллистика Нижняя часть «Артемиды» глазами баллистика

Начинается новый этап колонизации единственного спутника Земли

Наука
Аспирин снизил риск развития опухоли печени у больных с неалкогольной жировой болезнью печени Аспирин снизил риск развития опухоли печени у больных с неалкогольной жировой болезнью печени

Ежедневный прием аспирина снижает риск развития гепатоцеллюлярной карциномы

N+1
Кубиты любят тишину Кубиты любят тишину

Чем квантовый компьютер лучше классического?

Наука и жизнь
«Пусть она уйдет»: роман о жизни женщины с ментальными особенностями «Пусть она уйдет»: роман о жизни женщины с ментальными особенностями

Отрывок из книги «Маленькие птичьи сердца»

Forbes
Репортёр без границ Репортёр без границ

Роберт Капа дал сам себе задание рассказывать об аде, созданном человеком

Дилетант
Разработан метод, который позволяет с вероятностью 99% определить статью, написанную чат-ботом Разработан метод, который позволяет с вероятностью 99% определить статью, написанную чат-ботом

Создан инструмент для идентификации академических научных текстов, созданных ИИ

ТехИнсайдер
Человек, который не стал Гарри Поттером. Отрывок из романа Давида Фонкиноса Человек, который не стал Гарри Поттером. Отрывок из романа Давида Фонкиноса

Глава из романа о провале, который оказался вдохновляющей историей преодоления

СНОБ
Датский кинорежиссер Мартин Сковбьерг: Если мы не переосмыслим суть привилегированности, то чувства многих останутся проигнорированы Датский кинорежиссер Мартин Сковбьерг: Если мы не переосмыслим суть привилегированности, то чувства многих останутся проигнорированы

Режиссер Мартин Сковбьерг — о губительных социальных нормах и Копенгагене

СНОБ
Исследователи попросили ChatGPT разработать кадровую политику компании. Он не справился, но помог Исследователи попросили ChatGPT разработать кадровую политику компании. Он не справился, но помог

Какую помощь может оказать чат-бот при формировании кадровой политики

ТехИнсайдер
От герцогов до новаторов: как обувщики Doucal’s отмечают полувековой юбилей От герцогов до новаторов: как обувщики Doucal’s отмечают полувековой юбилей

Креативный директор бренда Doucal’s — о связи «умных очков» и производстве обуви

Forbes
Макароны по-неандертальски Макароны по-неандертальски

В деле об искусстве неандертальцев появилась новая статья

N+1
Инвестиции в антикварные книги: доводы за и против Инвестиции в антикварные книги: доводы за и против

Как разнообразить свой портфель, вложившись в этот не самый очевидный актив

РБК
Старая новая дача Старая новая дача

Знакомьтесь с обновлённой версией дома для сезонного проживания

Идеи Вашего Дома
Анастасия Стежко: «Важно и нужно позволять себе быть женщиной» Анастасия Стежко: «Важно и нужно позволять себе быть женщиной»

Она органична в разных ролях – будь то жена олигарха, следователь или ведунья

Здоровье
Чем так важна икона «Троица» Андрея Рублева для мирового искусства? Чем так важна икона «Троица» Андрея Рублева для мирового искусства?

Почему икона стала камнем преткновения между РПЦ и музейным обществом?

Maxim
Как поступить, если жена призналась в измене? Как поступить, если жена призналась в измене?

Психолог делится взглядом на причины, тему выбора и способы принятия измены

Psychologies
Что делать, если DNS сервер не отвечает Что делать, если DNS сервер не отвечает

Что делать при появлении ошибки DNS сервер не отвечает?

CHIP
«Не сотвори себе кумира»: почему сериал «Кумир» — идеальный пример того, к чему приводит игнорирование конструктивной критики «Не сотвори себе кумира»: почему сериал «Кумир» — идеальный пример того, к чему приводит игнорирование конструктивной критики

За что сериал «Кумир» уже получил разгромную критику по всему миру

Правила жизни
Эпоха возрождения Эпоха возрождения

В Мозамбике после гражданской войны восстанавливают Национальный парк Горонгоза

Robb Report
Как сегодня выглядит певица Сандра, которая была звездой мировых дискотек, а потом ушла в тень из-за разбитого сердца Как сегодня выглядит певица Сандра, которая была звездой мировых дискотек, а потом ушла в тень из-за разбитого сердца

История суперзвезды конца XX века Сандры Ландер

VOICE
Вошли в династию: как выглядят мужья и жены детей знаменитых актеров Вошли в династию: как выглядят мужья и жены детей знаменитых актеров

Избранники и избранницы, которые вошли в знаменитые актерские династии

VOICE
«Тайны души» «Тайны души»

Социальная и культурная история психоанализа

N+1
«Расскажите немного о себе»: что отвечать на собеседовании — 4 совета «Расскажите немного о себе»: что отвечать на собеседовании — 4 совета

Как заинтересовать работодателя историей карьерного пути?

Psychologies
История мятежей в СССР История мятежей в СССР

Бунтов в истории СССР было гораздо больше, чем принято думать

Maxim
Александр Макаров Александр Макаров

Из Питера в первое плавание отправилась уникальная платформа «Северный полюс»

Собака.ru
Не только в коктейли: 10 потрясающих методов использования кубиков льда, которые пригодятся каждому Не только в коктейли: 10 потрясающих методов использования кубиков льда, которые пригодятся каждому

Какие суперспособности есть у обычного кусочка льда?

ТехИнсайдер
«Обычно я не так легкомысленна, но…»: как и почему на нас влияет эротическая литература «Обычно я не так легкомысленна, но…»: как и почему на нас влияет эротическая литература

Каким терапевтическим эффектом обладают печатные постельные сцены?

Psychologies
Психология гиперпотребления: почему мы едим слишком много Психология гиперпотребления: почему мы едим слишком много

Что заставляет нас потреблять сверх меры и как это может отразиться на здоровье

Psychologies
Торможение на повороте: что мешает построить в России экономику предложения Торможение на повороте: что мешает построить в России экономику предложения

Экономика предложения: достаточно ли в России производственных ресурсов для нее?

Forbes
Майонезный шик: как этот соус стал одним из самых популярных в мире Майонезный шик: как этот соус стал одним из самых популярных в мире

Как майонез появился в России и почему пользуется такой популярностью сейчас

Forbes
Открыть в приложении