Бактерии, как правило, имеют довольно необычные вкусы в выбранной ими еде. От поедания отходов до сидения на сторонах глубоких океанических тепловых жерл вулканов, и мы постоянно открываем их разные способы получения энергии. В этот раз обнаружены бактерии с металлической диетой.
Исследователи из Калифорнийского технологического института обнаружили бактерии, которые могут метаболизировать марганец - один из самых распространенных элементов на поверхности Земли - в качестве их основного источника энергии. Состоящие из двух видов, бактерии могут использовать металл и производить энергию для поддержания и роста в самых минимальных условиях. Несмотря на то, что ученые предсказывали это более века назад, это первые бактерии, которые используют марганец в хемосинтезе.
Впечатляет то, что профессор Джаред Лидбеттер, профессор микробиологии окружающей среды в Калифорнийском технологическом институте, сказал, что сделал это открытие случайно. После нескольких месяцев отсутствия на рабочем месте и оставления чаши, заполненной марганцем и водопроводной водой из предыдущего эксперимента, профессор вернулся и увидел, что чаша была покрыта черным веществом. Он предположил, что это могло быть результатом легендарных бактерий, которые могли метаболизировать марганец, и его команда немедленно начала проверять содержимое банки.
Они обнаружили, что два новых вида бактерий, живущих в водопроводной воде, использовали оставшийся марганец в качестве пищи, создавая черный побочный продукт, позже идентифицированный как оксид марганца.
Известно, что некоторые бактерии окисляют марганец, образуя оксид марганца, который обнаружен по всей поверхности Земли, но никогда не было показано, что они использовали его в обмене веществ. Метаболизм имеет важное значение для роста, и открытие того, что некоторые виды могут использовать металлы в качестве пищи для роста, является долгожданным прорывом.
«Это первые бактерии, которые используют марганец в качестве источника топлива», - сказал профессор Лидбеттер. «Замечательный аспект микробов в природе заключается в том, что они могут метаболизировать, казалось бы, маловероятные материалы, такие как металлы, давая энергию, полезную для клетки».
Конкреции оксида марганца, генерируемые бактериями, обнаруженными командой ученых. Конкреции обычно имеют диаметр от 0,1 до 0,5 мм. Изображения представляют собой сканирующие электронные микрофотографии с искусственный подкраской. Фото: Hang Yu/Caltech
Оксид марганца является проблемой для систем водораспределения, так как он накапливается и блокирует водные пути. Понимание того, как накапливаются оксидные отложения, поможет предотвратить его, но их происхождение до сих пор ускользало от ученых.
«Существует целый ряд литературы по инженерной экологии о системах распределения питьевой воды, забиваемых оксидами марганца», - сказал Ледбеттер. «Но как и по какой причине такой материал генерируется, оставалось загадкой. Очевидно, многие ученые считали, что бактерии, использующие марганец для производства энергии, могут быть ответственны, но доказательств, поддерживающих эту идею, до сих пор не было».
Несмотря на недостатки засорения труб, исследователи обнаружили, что оксид марганца играет важную роль в снижении количества загрязняющих веществ в подземных водах. Ключевые виды бактерий используют его в процессе, называемом биоремедиацией, для разложения и удаления загрязняющих веществ, поэтому наличие оксида может иметь прямую связь с тем, насколько успешна биоремедиация в водоснабжении.
Наряду с пониманием экосистемы подземных водных систем, это открытие может пойти гораздо глубже. Веками большие металлические конкреции были найдены вдоль морского дна и озадачивали ученых. В основном состоящие из марганца, но также содержащие концентрированные редкие металлы, эти шарики представляют интерес как для биологов, так и для горнодобывающих компаний. Благодаря обнаружению бактерий, метаболизирующих марганец, возможно, становится понятно, что бактерии, подобные тем, которые выделены в лаборатории Лидбеттера, несут ответственность за это. Если исследователи смогут понять происхождение конкреций, они могут помочь защитить местные экосистемы от чрезмерной их добычи горнодобывающими компаниями.
Статья об исследовании была опубликована в журнале Nature.
Источники: The New Atlas / California Institute of Technology
