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
Хищники перекусили рекордно длинные шеи танистрофеев Хищники перекусили рекордно длинные шеи танистрофеев

Необычная анатомическая черта сделала танистрофеев уязвимыми перед хищниками

N+1
Что упало, не пропало Что упало, не пропало

Метеоритные кратеры на Земле

Наука и жизнь
Эмоции для диктатуры пролетариата Эмоции для диктатуры пролетариата

Как авангард хотел управлять сознанием с помощью архитектурных форм

Weekend
Как болельщики императора свергали Как болельщики императора свергали

Спортивные игры – идеальная среда для социального взрыва

Вокруг света
Оптические иллюзии возникают из-за наших глаз, а не психики! Интересные факты Оптические иллюзии возникают из-за наших глаз, а не психики! Интересные факты

Зрительные иллюзии вызваны ограничениями в работе глаз и зрительных нейронов

ТехИнсайдер
Чек-лист токсичного пациента: проверьте себя Чек-лист токсичного пациента: проверьте себя

Как ведут себя токсичные пациенты?

Psychologies
Цена переуступки Цена переуступки

Почему квартира по ипотеке «от застройщика» продается только с дисконтом

Деньги
Ни в коем случае не пейте это в жару: топ-5 обезвоживающих напитков Ни в коем случае не пейте это в жару: топ-5 обезвоживающих напитков

Напитки, которые могут не помочь утолить жажду, а, наоборот, усилить её

ТехИнсайдер
Закрытый клуб любителей оливье: как на самом деле живут русские экспаты в Дубае Закрытый клуб любителей оливье: как на самом деле живут русские экспаты в Дубае

Как живут россияне в ОАЭ и почему после переезда они полюбили русские традиции

Forbes
Да, ты фотогеничная! Как правильно позировать, чтобы всегда выглядеть классно: мастер-класс от модного фотографа Да, ты фотогеничная! Как правильно позировать, чтобы всегда выглядеть классно: мастер-класс от модного фотографа

Как сделать отличные кадры? Рассказывает профи

VOICE
Секреты стиля Джорджа Майкла Секреты стиля Джорджа Майкла

Из чего состоял гардероб иконы стиля Джорджа Майкла?

Правила жизни
Неизвестный Нижний Неизвестный Нижний

Нижний Новгород сочетает в себе богатство купеческой жизни и традиции

Отдых в России
Неорганизованный ребенок: 6 советов для решения проблемы — попробуйте самостоятельно Неорганизованный ребенок: 6 советов для решения проблемы — попробуйте самостоятельно

Простые и полезные рекомендации, как приучить ребенка к самостоятельности

Psychologies
Вениамин Грабар Вениамин Грабар

Компания Ladoga — одно из градообразующих предприятий Петербурга

Собака.ru
Понять и простить: почему вам изменили — 7 причин Понять и простить: почему вам изменили — 7 причин

Почему люди изменяют?

Psychologies
«Это жалкий муж для меня»: как отдавали под венец представительниц знати «Это жалкий муж для меня»: как отдавали под венец представительниц знати

О блистательной сестре Александра I и ее браке

Forbes
Технологические новинки для обычных людей: «Тесла» для младенцев, модный скафандр и переносной дом Технологические новинки для обычных людей: «Тесла» для младенцев, модный скафандр и переносной дом

Ученые изобретают не только технологичные ракеты, но и бытовые инновации

ТехИнсайдер
Рассмешил весь мир и умер в одиночестве среди грязных тарелок: трагическая судьба комика Бенни Хилла Рассмешил весь мир и умер в одиночестве среди грязных тарелок: трагическая судьба комика Бенни Хилла

Бенни Хилл умер в 1992 году и финал его жизни был невероятно печален

VOICE
Исторический Chevrolet Avalanche Base Camp продаётся на eBay Исторический Chevrolet Avalanche Base Camp продаётся на eBay

Этот оригинальный экспедиционный пикап был изготовлен по заказу General Motors

4x4 Club
В неандертальцах разглядели мукомолов В неандертальцах разглядели мукомолов

Остатки перетертых зерен нашли на каменных орудиях из Италии

N+1
Польза или вред: стоит ли тренироваться каждый день Польза или вред: стоит ли тренироваться каждый день

Что будет, если тренироваться каждый день? Крепкие мышцы или травмы?

Правила жизни
Главный фантаст Китая Лю Цысинь: секрет успеха «Задачи трех тел» Главный фантаст Китая Лю Цысинь: секрет успеха «Задачи трех тел»

Рассказываем о книгах Лю Цысиня и его пути к успеху

Maxim
Основатель «Дикой мяты» Андрей Клюкин рассказал о планах на лето, своих принципах и любимой музыке Основатель «Дикой мяты» Андрей Клюкин рассказал о планах на лето, своих принципах и любимой музыке

Андрей Клюкин рассказал, за что не любит музыкальных критиков

СНОБ
От «Хранителей» до «Ходячих мертвецов»: 15 лучших сериалов по комиксам От «Хранителей» до «Ходячих мертвецов»: 15 лучших сериалов по комиксам

Сериалы по комиксам — Marvel, DC, Image Comics, японская манга, мультсериалы

Правила жизни
BMW X3 и Genesis GV70 разбили на краш-тестах: на чем безопасно ездить BMW X3 и Genesis GV70 разбили на краш-тестах: на чем безопасно ездить

BMW X3 и Mercedes GLC стали самыми безопасными моделями на краш-тестах

РБК
Почему Великая Тартария — миф? Почему Великая Тартария — миф?

Разбираемся, кто и почему придумал миф о великом государстве славяно-ариев

Maxim
Клубника и не только: топ-5 самых полезных ягод Клубника и не только: топ-5 самых полезных ягод

Мир ягод богат и многообразен, они могут удивить своими свойствами

Psychologies
Электронный рецепт Электронный рецепт

Как получить электронный рецепт на лекарства и правильно использовать

Лиза
4 ошибки с колготками, которые допускают даже продвинутые модницы 4 ошибки с колготками, которые допускают даже продвинутые модницы

Подводных камней в вопросе колготок куда больше, чем ты думала

VOICE
Открыть в приложении