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
Любовь Аркус Любовь Аркус

Киновед, основатель журнала «Сеанс» и фонда поддержки людей с аутизмом

Собака.ru
5 ключей к публичному выступлению 5 ключей к публичному выступлению

Умение убеждать становится насущной необходимостью

Psychologies
Близ города Калязина Близ города Калязина

Для оформления пространства они выбрали палитру луговых цветов

Идеи Вашего Дома
Гроссмейстеры больших данных Гроссмейстеры больших данных

Как стать гроссмейстером по машинному обучению

ТехИнсайдер
Между «Севером — Югом» и «Западом — Востоком» Между «Севером — Югом» и «Западом — Востоком»

Потенциал развития сельского хозяйства Самарской области

Агроинвестор
«Малочисленные народы прекрасно интегрированы в современном обществе» «Малочисленные народы прекрасно интегрированы в современном обществе»

Об участии в современной экономике женщин коренных малочисленных народов

РБК
Новозеландские палеонтологи описали дельфина-пилу Новозеландские палеонтологи описали дельфина-пилу

Палеонтологи описали новый вид дельфинов, живший около 25 миллионов лет назад

N+1
Чтение — сила Чтение — сила

«Библиотекарь»: экранизация актуализировавшегося романа Михаила Елизарова

Weekend
«Парни не плачут»: как помочь мужчине в депрессии «Парни не плачут»: как помочь мужчине в депрессии

Депрессия у мужчин: её признаки и особенности

Psychologies
Андрей Себрант: «Самые интересные профессии еще не появились» Андрей Себрант: «Самые интересные профессии еще не появились»

Кем быть в эпоху нестабильности с одной стороны, и расцвета технологий с другой?

РБК
Людмила Петрановская объяснила, что делать, если ребенок не слышит, пока не наорешь Людмила Петрановская объяснила, что делать, если ребенок не слышит, пока не наорешь

Можно ли повышать голос на ребенка, если тот пропускает все мимо ушей?

Psychologies
В гостях у Майи Плисецкой В гостях у Майи Плисецкой

Сергей Николаевич — о музее-квартире Плисецкой

Seasons of life
Свинка не та, кем кажется Свинка не та, кем кажется

«Свинка» — бодипозитивный хоррор о свинском поведении

Weekend
Что такое детокс организма и поможет ли он похудеть Что такое детокс организма и поможет ли он похудеть

Вместе с экспертом разбираемся в способах безопасного очищения организма

РБК
Y-хромосома по-разному повлияла на исходы рака Y-хромосома по-разному повлияла на исходы рака

Как Y-хромосомы влияют на развитие колоректального рака и рака мочевого пузыря

N+1
Горячая йога: полезна ли она для здоровья, и что говорит наука Горячая йога: полезна ли она для здоровья, и что говорит наука

Почему бикрам-йога в последние годы приобрела значительную популярность

ТехИнсайдер
Диеты для лета Диеты для лета

Как сбросить вес к пляжному сезону

Лиза
Ядовитый плющ и нежная 2B — самые горячие летние образы от российских косплеерш Ядовитый плющ и нежная 2B — самые горячие летние образы от российских косплеерш

Готовимся встречать жару в компании прекрасных девушек

Maxim
Дети и взрослые с СДВГ: отвечаем на самые важные вопросы Дети и взрослые с СДВГ: отвечаем на самые важные вопросы

Как отличить особенности поведения или темперамента ребенка от диагноза?

Psychologies
«Мне 59, ему 22»: почему зрелые женщины сексуально привлекают молодых мужчин «Мне 59, ему 22»: почему зрелые женщины сексуально привлекают молодых мужчин

Почему зрелые женщины заводят отношения с мужчинами сильно младше себя?

Psychologies
«Это было очень мило. Я заплакала»: Сара Фергюсон раскрыла тайну имени сына принцессы Евгении «Это было очень мило. Я заплакала»: Сара Фергюсон раскрыла тайну имени сына принцессы Евгении

Бывшая невестка Елизаветы II рассказала о младшем внуке

VOICE
Предпоследний друг: как Берлускони пытался строить особые отношения с Россией Предпоследний друг: как Берлускони пытался строить особые отношения с Россией

Как европейские политики пытались интегрировать Россию и Запад

Forbes
КУОК КУОК

Владимир Сорокин стал первым в СНГ, кто выпустил полноформатный релиз в Telegram

Собака.ru
Мозг использовал два механизма для вычленения речи собеседника в шумной компании Мозг использовал два механизма для вычленения речи собеседника в шумной компании

Ученые проанализировали, как мозг обрабатывает речь в людном и шумном помещении

N+1
Виртуальный доллар: зачем банки сохраняют счета физлиц в «токсичных» валютах Виртуальный доллар: зачем банки сохраняют счета физлиц в «токсичных» валютах

Девалютизация банковской системы не заставила банки вывести доллары и евро

Forbes
Не тяжкий крест, а зона комфорта: почему в вашей жизни слишком много страданий Не тяжкий крест, а зона комфорта: почему в вашей жизни слишком много страданий

Психолог Лабковский объяснил, что кроется за нашей любовью к стенаниям

Psychologies
Солнце, море, Дагестан Солнце, море, Дагестан

Отправляемся за пляжными развлечениями и не только в солнечный Дагестан

Лиза
10 правил женщины, которая провела на свиданиях 10 000 часов: возьми их на заметку! 10 правил женщины, которая провела на свиданиях 10 000 часов: возьми их на заметку!

Как найти своего мужчину? Отвечает эксперт по свиданиям!

VOICE
Великий комбинатор фрагментов картины Великий комбинатор фрагментов картины

Александр Дашевский: живопись с перспективами

Weekend
Открыть в приложении