Пожирачі байкальської нафти • Антон Ульяхіна • Наукова картинка дня на "Елементи" • Мікробіологія

Пожирачі байкальської нафти

На фото – углеводородокисляющих бактерії з роду Rhodococcus, Розкладають нафту і за сумісництвом грають роль індикаторів покладів нафти і газу. Ці бактерії відомі з нафтових бітумів озера Байкал, і саме вони стримують поширення нафти по великій акваторії водойми. Справа в тому, що по дну озера проходить Байкальська рифтова зона – велика, довжиною 1500 км, система численних глибинних розломів, з яких нафта в рідкої рухомої фазі потрапляє у води і створює загрозу для озерних екосистем.

Природно, вивчення цих мікроорганізмів почалося з досліджень нафтогазоносності Байкалу. Для цього в 2004-2008 роках озеро борознило науково-дослідне судно "Г. Ю. Верещагін", а на дно спускалися глибоководні апарати "Мир". В ході цих експедицій вдалося знайти нефтепроявленія в східній частині Байкалу в районі мисів Горевий Утес і Товстий. У цих місцях на глибині 200-900 м утворилися донні бітумні споруди, від яких нафту періодично піднімається у вигляді кульок діаметром до 1 см. Щорічний обсяг природних виходів нафти оцінюють в 2-4 тонни при загальних байкальских ресурсах в 500 млн тонн умовних вуглеводнів.Але навіть при такому постійному надходженні нафти в воду озеро залишається чистим.

вгорі – райдужні плями нафти, що спливла на поверхню озера Байкал. внизу – нафтова бітумна споруда на дні біля мису Горевий Утес, зафіксована апаратом "Мир" на глибині близько 900 м. Фото © А. Сагальовіч з сайту scfh.ru

Хроматографічний аналіз зібраних зразків байкальської нафти показав незвичайні результати – на хроматограмах були відсутні піки, характерні для нормальних алканів (n-алкани). Справа в тому, що ці парафінові вуглеводні, які мають лінійну структуру (пентан і його гомологи), є одними з основних компонентів нафти – їх зміст може досягати 70%. Відсутність n-алканів в Байкальської нафти свідчить про її біодеградації: за неї відповідають углеводородокисляющих мікроорганізми (УВОМ), для яких нафта – єдине джерело вуглецю та енергії. Те, що залишається в результаті біодеградації, а також фізичної та хімічної деградації нафти, називається байкерітом.

Звичайно, в бітумних будівлях живуть не тільки мікроорганізми, які розкладають нафту. В ході мікробіологічних досліджень проб води і донних відкладень Байкалу вдалося описати два типи архей і 10 типів бактерій,з яких як мінімум 7 пологів углеводородокисляющих бактерій – а всього їх відомо близько 28 (родовий склад встановили за морфологічними ознаками штучно вирощених бактеріальних культур).

зліва – зміст n-алканів в нафти, зібраної з водної поверхні в активній (нефтевиделяющей) і неактивній (вихід нафти припинено) бітумних будівлях. Графік мінімального вмісту n-алканів в активній бітумної будівництві вказує на присутність углеводородокисляющих бактерій. справа – склад бактеріального спільноти в активній (№3) І неактивній (№8) Бітумних будівлях за даними метагеномного аналізу (ген 16S рРНК), що виділяє групи углеводородокисляющих бактерій, на частку яких припадає більший відсоток в активній бітумної будівництві, ніж в складі співтовариства неактивній споруди для тих же груп. Малюнок з дисертації А. В. Лихошвай, 2011. Екологія бактерій роду Rhodococcus з глибоководних бітумних будівель озера Байкал

Серед всього біорізноманіття байкальської мікробного співтовариства углеводородокисляющих бактерії представлені родами Rhodococcus, Micrococcus і Pseudomonas. Всі ці бактерії володіють специфічною ферментної системою, що дозволяє окислювати n-алкани. За деструкцію вуглеводнів відповідають гени AlkB. В процесі окислення углеводородокисляющих бактерії безпосередньо контактують з нафтою. Через гидрофобную клітинну стінку відбувається поглинання вуглеводнів за допомогою ліпідів і міколових кислот. Останні забезпечують найбільш ефективний транспорт молекул вуглеводнів всередину клітини при поглинанні нафти всієї клітинної поверхнею без будь-яких витрат. Бактерії, гідрофільна стінка яких бідна ліпідами, виділяють особливий біоемульгатор, тим самим знижуючи гидрофобность вуглеводнів для їх кращого засвоєння.

Углеводородокисляющих бактерії вже використовуються для ліквідації розливів нафти, в промислових обсягах почали випускати сорбенти на основі живих мікроорганізмів. Цікаво, що крім нефтеразлагающіх бактерій існують також бактерії, які розкладають пластик.

Фото з сайту aem.asm.org.

Антон Ульяхіна


Like this post? Please share to your friends:
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: