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
Просто перенервничала Просто перенервничала

Возможные последствия стресса (опасные тоже есть)

Лиза
Полный литий Полный литий

Есть ли способы продлить жизнь литиевому аккумулятору в мобильном телефоне?

Наука и жизнь
Мне скучно, йес! Мне скучно, йес!

Как кино справляется со скукой

Weekend
Игры, в которые играют люди Игры, в которые играют люди

Психология человеческих взаимоотношений

kiozk originals
«Растете ли вы как личность?»: 10 вопросов о любви — задайте в начале отношений «Растете ли вы как личность?»: 10 вопросов о любви — задайте в начале отношений

Вопросы, которые помогут вам проанализировать чувства

Psychologies
Орангутаны немного побитбоксили Орангутаны немного побитбоксили

Приматологи слушали вокализации орангутанов с островов Борнео и Калитаман

N+1
10 цитат Эрика Берна, которые помогут выстраивать отношения с кем угодно 10 цитат Эрика Берна, которые помогут выстраивать отношения с кем угодно

Цитаты из книг Эрика Берна, чтобы научиться выстраивать отношения с людьми

Psychologies
Дмитрий Лысенков Дмитрий Лысенков

Дмитрий Лысенков — хит сезона! Самый харизматичный актер страны

Собака.ru
Почувствовать себя сомелье: как работают современные винотеки Почувствовать себя сомелье: как работают современные винотеки

Как правильно выбирать вино, не проходя курсы сомелье

Forbes
Как выбрать правильное каре: 4 золотых лайфхака от стилиста для идеальной стрижки Как выбрать правильное каре: 4 золотых лайфхака от стилиста для идеальной стрижки

Как добиться идеальной формы и оптимальной длины каре

VOICE
Как работает фонд «Обнаженные сердца»: кейсы, программы, способы помочь Как работает фонд «Обнаженные сердца»: кейсы, программы, способы помочь

Как фонд «Обнаженные сердца» помогает детям и взрослым с нарушениями развития

РБК
Как узнать сколько осталось трафика и сколько израсходовано Как узнать сколько осталось трафика и сколько израсходовано

Если гигабайты куда-то утекают, вот инструкция, как всё держать под контролем

CHIP
Чип и фэйл: как избежать ошибок в импортозамещении Чип и фэйл: как избежать ошибок в импортозамещении

Как производителям избежать ошибок при импортозамещении

Forbes
Главы государств, которые до вступления в должность успели побывать в тюрьме Главы государств, которые до вступления в должность успели побывать в тюрьме

Девять правителей, отбывших тюремный срок до срока президентского

Maxim
Что читать летом: современная притча о любви и утрате «Чистый цвет» Шилы Хети Что читать летом: современная притча о любви и утрате «Чистый цвет» Шилы Хети

Начало книги «Чистый цвет», где Шила Хети включает нас в мифологию

Правила жизни
Преступники или герои? Какими бывают хакеры и правда ли все они программисты Преступники или герои? Какими бывают хакеры и правда ли все они программисты

Денис Ройо делится своим видением мира хакеров изнутри

ТехИнсайдер
Что мы знаем о новом RAM Rampage, на днях официально представленным в Южной Америке Что мы знаем о новом RAM Rampage, на днях официально представленным в Южной Америке

Пикап длиной 5 028 мм от RAM станет достойным конкурентом Ford Maverick

4x4 Club
Почему болит поясница Почему болит поясница

5 самых частых причин болей в пояснице

Лиза
Как превратить дело жизни в успешный бизнес: интервью с владельцем отеля «Гельвеция» Юнисом Теймурханлы Как превратить дело жизни в успешный бизнес: интервью с владельцем отеля «Гельвеция» Юнисом Теймурханлы

Юнис Теймурханлы — как за годы изменился Санкт-Петербург и отель “Гельвеция”

Правила жизни
Самый знаменитый американский пикап. Краткая история Chevrolet Silverado Самый знаменитый американский пикап. Краткая история Chevrolet Silverado

Что сделало грузовик Chevrolet Silverado такими востребованным?

4x4 Club
5 мифов о фитнесе после родов, в которые пора перестать верить 5 мифов о фитнесе после родов, в которые пора перестать верить

Как мамам после родов вернуться к прежнему образу жизни?

VOICE
Новый Lexus GX доказывает, что у стильной формы может быть содержание Новый Lexus GX доказывает, что у стильной формы может быть содержание

Более крупный и мощный Lexus GX получил первое серьёзное обновление

4x4 Club
Глубоководные осьминоги спустились на 2600 метров ради охоты Глубоководные осьминоги спустились на 2600 метров ради охоты

Большую часть времени эти осьминоги проводят в толще воды, а охотятся на дне

N+1
«Людей нужно где-то кормить»: почему регионы переживают бум ресторанных франшиз «Людей нужно где-то кормить»: почему регионы переживают бум ресторанных франшиз

Как развивается российский общепит в регионах

Forbes
Время изучения и открытий: 7 преимуществ секса в длительных отношениях — откройте подлинную близость Время изучения и открытий: 7 преимуществ секса в длительных отношениях — откройте подлинную близость

Долгие отношения позволяют в полной мере раскрыть сексуальность в полной мере

Psychologies
«Импортозамещение возможно при наличии научно-производственной базы» «Импортозамещение возможно при наличии научно-производственной базы»

О локализации оборудования и программного обеспечения для промышленности

РБК
Живые ископаемые Живые ископаемые

Членистоногие не зря послужили источником вдохновения для фантастов

Наука и жизнь
Верните деньги Верните деньги

Что делать, если оказана некачественная услуга

Лиза
Ошибка 0x80070422: когда она появляется, и как ее исправить Ошибка 0x80070422: когда она появляется, и как ее исправить

Как исправить ошибку 0x80070422 при обновлении Windows 10

CHIP
Открыть в приложении