Бактерии способны перерабатывать, пожалуй, любую органику, и жить в самых экстремальных условиях, поэтому на Земле крайне мало мест, где бы они не существовали. Но иногда, чтобы расщепить какое-либо вещество, им приходится использовать “напарников”. К примеру, в природе существуют бактерии, которые умеют расщеплять нефтяные углеводороды-алканы, то есть крупные молекулы, обладающие длинной цепочкой, состоящей атомов углерода и водорода. Но, так как в той среде, где находится нефть, отсутствует кислород, в результате расщепления углеводорода возникает уксусной кислота и водород. Если бы присутствовал вокруг кислород, уксусная кислота была бы переработана в высокоэнергетические молекулы. Накопление уксусной кислоты могло бы стать серьезной проблемой для нефтеперерабатывающей отрасли, однако существуют другие бактерии — археи, которые продолжают переработку, начатую нефтеперерабатывающими бактериями. Причем их существует два вида. Одни расщепляют уксусную кислоту и получают из нее метан и углекислый газ. Другие питаются CO2 и водородом, выделяя при этом метан и воду. Долгое время считалось, что сами по себе археи неспособны перерабатывать чистую нефть.
Ученые нашли бактерии, которые перерабатывают нефть в метан
Для переработки нефти бактерии не нуждаются в помощниках
Археи, то есть бактерии, которые в качестве побочного продукта выделяют метан, принято называть метаногенами. Они встречаются вместе с нефтеперерабатывающими микробами. Таким образом, в переработке нефти принимают участие три типа микробов — два типа архей и нефтеперерабатывающие микробы. Археи могли бы обойтись без союзников, однако не способны переработать большие органические молекулы, соответственно, не могут существовать сами по себе. А, точнее, так считалось наукой до определенного времени.
В распоряжении ученых постепенно стало поступать все больше данных, указывающих на то, что существуют археи-метаногены, которые и без помощи других микробов, питающихся углеводородами. Несколько лет назад такие бактерии были выявлены на дне Мексиканского залива. Они получили название Candidatus Methanoliparia — это группа архей, обладающая одинаковыми биохимическими свойствами.
Бактерии Candidatus Methanoliparia, которые научились самостоятельно перерабатывать нефть
Сложность их изучения состоит в том, что они могут существовать только в определенных условиях. Обеспечить им такие условия в лаборатории не просто. Однако международная группа ученых все же научилась их выращивать искусственно. Бактерии, взятые из нефтяного месторождения, были помещены в бескислородную среду с температурой от 35 до 65 °C, где отсутствовали любые неорганические вещества. В результате ученые обнаружили, что из нефти исчезли длинные углеводороды-алканы, при этом образовалось большое количество метана. Об этом они сообщили в своей статье, опубликованной в журнале Nature.
Сомнений в том, что археи научились перерабатывать нефть “в одно лицо” не оставалось. В результате пересадки микробов в новую питательную среду, нефтеперерабатывающих микробов практически не осталось, зато количество архей-метаногенов оставалось стабильным. При этом стабильно продолжался процесс переработки углеводородов.
Еще больше увлекательных материалов из мира науки мы подготовили для вас на нашем Яндекс.Дзен-канале
Как бактерии научились перерабатывать нефть в метан
Исследование показало, что Candidatus Methanoliparia не прибегают к помощи клеток других микробов. Они способны сами выполнять все химические процессы, которые обычно метаногенные бактерии и нефтеперерабатывающие микробы осуществляют сообща. Для расщепления крупных молекул обнаруженные бактерии используют фермент, который ранее ученые наблюдали только у других архей, способных перерабатывать короткие алканы, но при этом не выделяют метан.
Бактерии, перерабатывающие нефть, могут быть задействованы для удаления нефтяных разливов
Другими словами, метаногенные археи для переработки длинных углеводородов, взяли себе на вооружение биохимические инструменты, которые использую неметаногенные археи. Причем этот инструмент они используют исключительно для расщепления длинных арканов, короткие же они не трогают. Это еще раз доказывают, насколько изобретательными и приспосабливающимися могут быть бактерии к окружающей питательной среде. Напомню, что недавно я рассказывал о бактериях, которые научились перерабатывать пластик.
Есть ли польза людям от Candidatus Methanoliparia? Во-первых, их проще стало выращивать в лабораторных условиях. Во-вторых, их теоретически можно использовать для устранения разлитой в воде нефти. Кроме того, вполне возможно, что они найдут применение для переработки нефти.
