Какие полезные ископаемые образуются с участием бактерий
Ископаемые бактерии и их роль в природе {
Regnum BACTERIA (греч. bacterion – палочка) Бактерии представляют собой микроорганизмы, размер которых обычно около 1 -5 мкм. В океанах рядом с “чёрными” и “белыми” курильщиками обнаружены гигантские бактерии размером до 1 см. Достоверные находки бактерий известны из кремнистых пород возрастом около 3, 5 млрд лет. Проблематичные находки датируются с уровня 3, 8 млрд лет.
В последнее десятилетие интенсивно развивается новая область палеонтологии – наука об ископаемых бактериях. Оказалось, что в камне сохраняются не только останки крупных скелетов динозавров или моллюсков, но и разнообразные остатки микроорганизмов. Именно эти находки рассказывают нам о самых ранних проявлениях земной жизни, о том, какой была наша планета два миллиарда лет назад.
О том, что микроорганизмы, и прежде всего археи и бактерии, играют огромную роль в геологических процессах, ученые догадывались давно. Не вызывало сомнений огромное значение микроорганизмов в процессах выветривания (разрушения) горных пород, в формировании месторождений полезных ископаемых, разрушении нефтей, переотложении некоторых пород и полезных ископаемых и т. д. Последние 15 -20 лет можно считать временем, весьма значимым для начала осознания многих эволюционных, седиментологических и биосферных вопросов в связи с развитием геомикробиологии, т. е. науки о взаимодействии микроорганизмов с различными материалами, включая горные породы (Banfiеld, Nealson, 1997), интенсивным изучением цианобактериальных матов (Заварзин, 1994) и более простых биопленок и, наконец, становлением бактериальной палеонтологии (Розанов, Заварзин, 1997). Именно в процессе бактериально-палеонтологических исследований стало ясно, что микроорганизмы, и особенно бактерии, очень часто прекрасно фоссилизируются и великолепно сохраняются в ископаемом состоянии. Начало было положено Т. С. Баргхурном, его коллегами и учениками (Barghoorn, Tylor, 1965; Sсhopf, 1983), но долгое время считалось, что перкрасная сохранность характерна для микроорганизмов только в кремнистых породах.
Рис. 1. Современные (а) и раннекембрийские (б) цианобактерии.
Биоплёнка — множество (конгломерат) микроорганизмов, расположенных на какой-либо поверхности, клетки которых прикреплены друг к другу. Обычно клетки погружены в выделяемое ими внеклеточное полимерное вещество (внеклеточный матрикс) — слизь. Развитие биоплёнки, а иногда и саму биоплёнку также называют биообрастанием. Термин «биоплёнка» определяется по-разному, но в целом можно сказать, что биоплёнка — обладающее пространственной и метаболической структурой сообщество (колония) микроорганизмов, расположенных на поверхности раздела сред. и погружённых во внеклеточный полимерный матрикс. Обычно биоплёнки образуются в контакте с жидкостями при наличии необходимых для роста веществ. Поверхность, к которой прикреплена биоплёнка, может быть как неживой (камни), так и поверхностью живого организма (стенки кишечника, зубы). Считается, что 95 -99% всех микроорганизмов в естественной среде существует в виде биоплёнки.
Что же касается более просто устроенных биопленок, то они распространены повсеместно, прежде всего на всех поверхностях и особенно там, где имеется любая степень смачиваемости. Их толщина может измеряться всего лишь первыми десятками нанометров. Основная масса биопленок состоит из полисахаридов, продуцируемых отдельными клетками обычно микронной размерности, но нередко и размером в первые сотни нанометров (так называемые нанобактерии) (Falk and Lynch, 1997). При этом фоссилизация тончайших биопленок тоже происходит стремительно, и они также могут хорошо сохраняться в ископаемом состоянии (рис. 2).
Рис. 2. Современные (а) и ископаемые (б) биопленки. Толщина биопленок несколько десятков нанометров.
Значение бактерий при формировании минералов и пород обсуждалось неоднократно и породило множество интереснейших результатов. Более 20 лет назад Г. Ловенштам и С. Вейнер (Lowenstam, Weiner, 1989) указали в своей сводке около 20 минералов, образующихся при активном участии бактерий. Это могут быть образования внутри клеток, такие как магнетит или сульфиды железа у магнетотактических бактерий (Kirshvink et al. , 1985; Devouagard et al. , 1998; Posfai et al. , 1998 ), в чехлах, как фосфатные и другие минералы (Герасименко и др. , 1999; Zhegallo et al. , 2000), а иногда одновременно и внутри, и снаружи клетки (Westall et al. , 1995), проходя через оболочку, как в случае с марганцевыми минералами (Tebo et al. , 1997). Несомненно, что маты и биопленки могут служить фильтром и таким образом накапливать те или иные элементы (Жмур и др. , 1994). Несомненна также роль гликокаликса (или полисахаридов в пленках) как катализатора. Сегодня описано уже более 100 минералов, образование которых может быть связано с деятельностью бактерий (Tazaki et al. , 1997; Banfield and Nealson, 1997; American Mineralogist, 1998; Fortin et al. , 1998; Герасименко и др. , 1999). Особенно интересно обнаружение среди них кварца, кристобалита, барита, полевого шпата, слоистых силикатов (глинистых минералов), многочисленных минералов железа и марганца, доломита (Vasconcelos et al. , 1995) и даже форстерита (Gorbushina et al. , 2001). Результаты изучения ископаемых бактерий показывают, что минералообразование под влиянием бактерий или с их участием – процесс, который происходил на Земле всегда (Бактериальная палеонтология, 2002; Ponomarenko, 2002; Rozanov, 2002; Simakova, 2002).
Естественен, однако, вопрос: почему, зная все это, седиментологи (специалисты, занимающиеся изучением закономерности осадкообразования) мало уделяли внимания роли микроорганизмов? Здесь две основные причины. Первая – это то, что только в последнее время после внедрения сканирующего электронного микроскопа и выяснения практически мгновенной скорости окаменения бактерий стали доступны их непосредственные наблюдения. А вторая причина состоит в том, что актуалистические модели седиментации (процесса осадкообразования) не могут в полной мере объяснить закономерности седиментации прошлого. Дело в том, что сегодняшнее обилие суши с резкими контрастными глубинами океанов и высотой гор (высокое стояние материков) является достаточно уникальным в истории Земли. Гораздо чаще материки в значительной мере были покрыты морями, аналогов которых по своим параметрам практически сегодня нет. Эти бассейны у геологов называются эпиконтинентальными. Точно так же до определенного времени, вероятно, не было столь глубоких огромных океанов. Особенно не схожая с современностью картина была в палеозое (кембрий, ордовик, силур, девон, карбон и пермь). На палеогеографических картах можно хорошо видеть, сколь обширные участки современных континентов были заняты морями.
Теперь кратко остановимся на специфике эпиконтинентальных бассейнов прошлого. Прежде всего отметим, что их аналогов бассейнов в настощее время практически нет. Это были огромные по площади мелководные бассены, занимавшие часто большую часть кратонов (рис. 3). Дно этих бассейнов находилось преимущественно в пределах фотической зоны. Это приводило к тому, что вся водная масса и донные осадки были буквально напичканы бактериями или, точнее, микроорганизмами. В отличие от эпиконтинентальных морей, современные океанические бассейны имеют насыщенный бактериальный мир только в приповерхностном и придонном слоях. Насыщенность воды и осадка микроорганизмами и полисахаридами способствовала сохранению в ископаемом состоянии следов ряби и деликатных по строению организмов.
Рис. 3. Распределение эпиконтиненталь ных бассейнов в раннем кембрии (а), раннем ордовике (б) и позднем девоне (в) по Розанову, 1999. Обозначения: 1 – суша, 2 – море.
Основной вывод из всех работ таков: бактерии и биопленки сохраняются очень хорошо в ископаемом состоянии, они присутствуют во всех осадочных породах, поскольку очень быстро фоссилизируются (обычно всего за несколько часов). Такое положение вещей вполне соответствует тому, что сегодня бактерии встречаются везде, в любых средах и на любых поверхностях, и без их участия не обходится ни выветривание, ни перенос материала, ни седиментация, ни диагенез осадков.
Важнейшие функции бактерий Бактерии —преобразователи биомассы. Мёртвые организмы как растительного, так и животного происхождения подвергаются усердной обработке бактериями, которые превращают мёртвые клетки организмов в почву и удобрения, таким образом поддерживая «круговорот биомассы» в природе. Бактерии — поглотители азота. Только бактериям под силу ассимилировать азот, который затем поступает в качестве удобрения в почву. Бактерии — поставщики кислорода и углекислого газа. Бактерии постоянно пополняют атмосферу Земли кислородом. Бактерии — создатели полезных ископаемых. Многие полезные ископаемые создаются веками и тысячелетиями из биомассы при участии воздуха, воды, почв и бактерий.
Благодарю за внимание
éóëïðáåíùå
âáëôåòéé é îï÷ùê ÷úçìñä îá ðòïãåóóù
ïóáäëïïâòáúï÷áîéñ
ïâòáúï÷áîéå
íåóôïòïöäåîéê ïóáäïþîùè ðïìåúîùè éóëïðáåíùè
ïÓÏÂÅÎÎÙÍ Ñ×ÌÑÅÔÓÑ ×ÏÐÒÏÓ Ï ÚÎÁÞÅÎÉÉ
ÍÉËÒÏÂÎÙÈ ÓÏÏÂÝÅÓÔ× × ÆÏÒÍÉÒÏ×ÁÎÉÉ
ÍÅÓÔÏÒÏÖÄÅÎÉÊ ÐÏÌÅÚÎÙÈ ÉÓËÏÐÁÅÍÙÈ.
âÁËÔÅÒÉÁÌØÎÙÅ ÓÏÏÂÝÅÓÔ×Á ÍÏÇÕÔ ×ÙÓÔÕÐÁÔØ × ÜÔÉÈ
ÓÌÕÞÁÑÈ × ÓÁÍÙÈ ÒÁÚÎÙÈ ÒÏÌÑÈ.
÷Ï-ÐÅÒ×ÙÈ, ÏÒÇÁÎÉÞÅÓËÏÅ
×ÅÝÅÓÔ×Ï ÃÉÁÎÏÂÁËÔÅÒÉÁÌØÎÙÈ ÍÁÔÏ×
É ÄÒÕÇÉÈ ÍÉËÒÏÂÏ× ÍÏÖÅÔ ÓÌÕÖÉÔØ ÉÓÔÏÞÎÉËÏÍ
ÏÒÇÁÎÉÞÅÓËÏÇÏ ×ÅÝÅÓÔ×Á ÎÅÆÔÅÍÁÔÅÒÉÎÓËÉÈ ÐÏÒÏÄ,
ÔÏ ÅÓÔØ ÐÏÒÏÄ, ÏÒÇÁÎÉÞÅÓËÏÅ ×ÅÝÅÓÔ×Ï ËÏÔÏÒÙÈ
ÐÏÓÌÅ ÐÅÒÅÒÁÂÏÔËÉ × ÔÅÞÅÎÉÅ ÇÅÏÌÏÇÉÞÅÓËÏÇÏ
×ÒÅÍÅÎÉ ÐÒÅÏÂÒÁÚÕÅÔÓÑ × ÎÅÆÔØ É ÇÁÚ. âÙÌÏ ÐÏËÁÚÁÎÏ, ÞÔÏ ÄÌÑ ÄÏËÅÍÂÒÉÊÓËÉÈ
É ÒÁÎÎÅÐÁÌÅÏÚÏÊÓËÉÈ
ÎÅÆÔÅÍÁÔÅÒÉÎÓËÉÈ ÔÏÌÝ ÈÁÒÁËÔÅÒÎÏ ÐÒÉÓÕÔÓÔ×ÉÅ ×
ÎÉÈ ÉÓËÏÐÁÅÍÙÈ ÃÉÁÎÏÂÁËÔÅÒÉÁÌØÎÙÈ ÍÁÔÏ×. ôÁËÉÍ
ÏÂÒÁÚÏÍ, ÒÅÛÁÅÔÓÑ ÐÒÏÂÌÅÍÁ ÏÒÇÁÎÉÞÅÓËÏÇÏ
×ÅÝÅÓÔ×Á, ÎÅÏÂÈÏÄÉÍÏÇÏ ÄÌÑ ÏÂÒÁÚÏ×ÁÎÉÑ ÎÅÆÔÉ ×
ÄÒÅ×ÎÉÈ ÔÏÌÝÁÈ. ÷ ÜÔÏÊ Ó×ÑÚÉ ÓÕÝÅÓÔ×ÅÎÎÏ
ÍÅÎÑÀÔÓÑ É ÐÅÒÓÐÅËÔÉ×Ù ÎÅÆÔÅÏÂÒÁÚÏ×ÁÎÉÑ É
ÎÁÈÏÖÄÅÎÉÑ ÎÅÆÔÑÎÙÈ ÍÅÓÔÏÒÏÖÄÅÎÉÊ ×
ÄÏËÅÍÂÒÉÊÓËÉÈ ÐÏÒÏÄÁÈ, ËÏÔÏÒÙÅ ÒÁÎÅÅ ÓÞÉÔÁÌÉÓØ
ÍÁÌÏ×ÅÒÏÑÔÎÙÍÉ. âÏÌÅÅ ÔÏÇÏ, ÄÏÌÇÏÅ ×ÒÅÍÑ ÎÁÈÏÄËÉ
ÎÅÆÔÉ × ÄÒÅ×ÎÉÈ ÔÏÌÝÁÈ ÓÞÉÔÁÌÉÓØ ÐÏËÁÚÁÔÅÌÅÍ
ÂÏÌÅÅ ÍÏÌÏÄÏÇÏ, ÞÅÍ ÄÏËÅÍÂÒÉÊÓËÉÊ, ×ÏÚÒÁÓÔÁ
ÐÏÒÏÄ.
÷Ï-×ÔÏÒÙÈ, ÃÉÁÎÏÂÁËÔÅÒÉÁÌØÎÙÊ ÍÁÔ
ÍÏÖÅÔ ÓÌÕÖÉÔØ Ó×ÏÅÏÂÒÁÚÎÙÍ ÆÉÌØÔÒÏÍ, ÏÓÁÖÄÁÑ ÎÁ
ÓÅÂÅ ÏÐÒÅÄÅÌÅÎÎÙÅ ËÏÍÐÏÎÅÎÔÙ. ôÁË, ÓÅÊÞÁÓ
ÉÚ×ÅÓÔÎÏ, ÞÔÏ ÕÒÁÇÁÎÎÙÅ ÓÏÄÅÒÖÁÎÉÑ ÂÏÌÅÅ 10% ÒÅÄËÏÚÅÍÅÌØÎÙÈ ÜÌÅÍÅÎÔÏ× (òúü),
×ËÌÀÞÁÑ Nb ôÏÍÔÏÒÓËÏÇÏ ÍÅÓÔÏÒÏÖÄÅÎÉÑ
× óÉÂÉÒÉ, ÏÂÑÚÁÎÙ Ó×ÏÉÍ ÐÒÏÉÓÈÏÖÄÅÎÉÅÍ
ÃÉÁÎÏÂÁËÔÅÒÉÁÌØÎÙÍ ÍÁÔÁÍ. ÷ ÜÔÏÍ ÓÌÕÞÁÅ
ÎÁËÏÐÌÅÎÉÅ òúü ÐÒÏÉÓÈÏÄÉÌÏ × ËÁËÏÍ-ÔÏ ÂÁÓÓÅÊÎÅ
ÔÉÐÁ ÍÅÌËÏÇÏ ÏÚÅÒÁ, ÇÄÅ ÃÉÁÎÏÂÁËÔÅÒÉÁÌØÎÙÅ ÍÁÔÙ
ÐÏÓÔÅÐÅÎÎÏ Õ×ÅÌÉÞÉ×ÁÌÉ ËÏÎÃÅÎÔÒÁÃÉÉ òúü ÉÚ ×ÏÄ,
ÐÏÓÔÕÐÁÀÝÉÈ Ó ÏËÒÕÖÁÀÝÅÊ ÓÕÛÉ.
÷-ÔÒÅÔØÉÈ, ÜÔÁ ÒÁÂÏÔÁ ÜÌÅÍÅÎÔÏÓÐÅÃÉÆÉÞÅÓËÉÈ
ÍÉËÒÏÂÏ×, ÎÁËÁÐÌÉ×ÁÀÝÉÈ, ÎÁÐÒÉÍÅÒ, Fe, Mn, S. ÷ÙÛÅ
ÂÙÌÉ ÕÐÏÍÑÎÕÔÙ ÖÅÌÅÚÉÓÔÙÅ Ë×ÁÒÃÉÔÙ ëÕÒÓËÏÊ ÍÁÇÎÉÔÎÏÊ ÁÎÏÍÁÌÉÉ. ÷ÅÒÏÑÔÎÏ,
×ÓÅ ÄÖÅÓÐÉÌÉÔÙ (ÖÅÌÅÚÉÓÔÙÅ Ë×ÁÒÃÉÔÙ)
× ÍÉÒÅ ÉÍÅÀÔ ÏÔÎÏÛÅÎÉÅ Ë ÁËÔÉ×ÎÏÓÔÉ
ÖÅÌÅÚÏÂÁËÔÅÒÉÊ. éÎÔÅÒÅÓÎÏ, ÞÔÏ ÍÁËÓÉÍÕÍ
ÏÂÒÁÚÏ×ÁÎÉÑ ÄÖÅÓÐÉÌÉÔÏ× ÐÒÉÈÏÄÉÔÓÑ ÎÁ ×ÓÅÈ
ËÏÎÔÉÎÅÎÔÁÈ ÂÏÌÅÅ ÉÌÉ ÍÅÎÅÅ ÎÁ ÏÄÎÏ ×ÒÅÍÑ ×
ÎÁÞÁÌÅ ÐÒÏÔÅÒÏÚÏÑ (1,9-2 ÍÌÒÄ ÌÅÔ ÔÏÍÕ ÎÁÚÁÄ).
óÌÅÄÕÅÔ ÐÏÍÎÉÔØ, ÞÔÏ ÍÎÏÇÉÅ ÇÏÄÙ
ÎÅËÏÔÏÒÙÅ Á×ÔÏÒÙ ÎÁÓÔÁÉ×ÁÌÉ ÎÁ ÇÉÄÒÏÔÅÒÍÁÌØÎÏÍ
ÐÒÏÉÓÈÏÖÄÅÎÉÉ Fe × ÄÖÅÓÐÉÌÉÔÁÈ. üÔÏ ÎÉÓËÏÌØËÏ ÎÅ
ÐÒÏÔÉ×ÏÒÅÞÉÔ ÓËÁÚÁÎÎÏÍÕ ×ÙÛÅ. âÁËÔÅÒÉÁÌØÎÙÊ
ÓÐÏÓÏÂ ÎÁËÏÐÌÅÎÉÑ Fe É ×ÕÌËÁÎÉÞÅÓËÉÊ ÉÓÔÏÞÎÉË
ÐÏÓÔÕÐÌÅÎÉÑ Fe × ×ÏÄÙ íÉÒÏ×ÏÇÏ ÏËÅÁÎÁ ×ÐÏÌÎÅ
ÍÏÇÕÔ ÂÙÔØ ÓÏ×ÍÅÝÅÎÙ × ÅÄÉÎÕÀ ËÏÎÃÅÐÃÉÀ. îÅ ÔÁË
ÄÁ×ÎÏ × ÒÁÍËÁÈ íÅÖÄÕÎÁÒÏÄÎÏÊ ÐÒÏÇÒÁÍÍÙ
ÇÅÏÌÏÇÉÞÅÓËÏÊ ËÏÒÒÅÌÑÃÉÉ ÏÂÓÕÖÄÁÌÓÑ
ÓÐÅÃÉÁÌØÎÙÊ ÐÒÏÅËÔ ÐÏ ÂÉÏÇÅÎÎÏÍÕ ÎÁËÏÐÌÅÎÉÀ Fe É
Mn [5].
| òÉÓ. 5. ðÁÌÅÏÇÅÏÇÒÁÆÉÞÅÓËÉÅ ÓÈÅÍÙ ÒÁÎÎÅÇÏ ËÅÍÂÒÉÑ (Á), ÒÁÎÎÅÇÏ ÏÒÄÏ×ÉËÁ ( ) É ÐÏÚÄÎÅÇÏ ÄÅ×ÏÎÁ (×). ðÏËÁÚÁÎÙ ÍÏÒÑ ÎÁ ÓÏ×ÒÅÍÅÎÎÙÈ ËÏÎÔÉÎÅÎÔÁÈ. |
ïÇÒÏÍÎÕÀ ÒÁÂÏÔÕ ÐÒÏÄÅÌÙ×ÁÀÔ
Fe-ÂÁËÔÅÒÉÉ É ÄÒÕÇÉÅ ÍÉËÒÏÂÙ × ÏÂÒÁÚÏ×ÁÎÉÉ ÌÁÔÅÒÉÏ× (ËÏÒ ×Ù×ÅÔÒÉ×ÁÎÉÑ), ÐÏÜÔÏÍÕ
ÏÂÒÁÚÏ×ÁÎÉÅ ÎÅËÏÔÏÒÙÈ ÍÅÓÔÏÒÏÖÄÅÎÉÊ ÏÓÁÄÏÞÎÙÈ
ÐÏÌÅÚÎÙÈ ÉÓËÏÐÁÅÍÙÈ, Ó×ÑÚÁÎÎÙÈ Ó ÌÁÔÅÒÉÔÁÍÉ,
ÔÁËÉÈ, ËÁË ÂÏËÓÉÔÙ (ÁÌÀÍÉÎÉÅ×ÏÅ
ÓÙÒØÅ), ×ÐÏÌÎÅ ×ÅÒÏÑÔÎÏ. ðÒÅÄÓÔÏÑÔ ÎÏ×ÙÅ ÏÔËÒÙÔÉÑ
× ÜÔÏÊ ÏÂÌÁÓÔÉ.
÷-ÞÅÔ×ÅÒÔÙÈ, ÏÂÒÁÚÏ×ÁÎÉÅ ÔÅÈ ÉÌÉ ÉÎÙÈ
ÐÏÒÏÄ ÉÌÉ ÐÏÌÅÚÎÙÈ ÉÓËÏÐÁÅÍÙÈ
ÎÅÜÌÅÍÅÎÔÎÏÓÐÅÃÉÆÉÞÅÓËÉÍÉ ÏÒÇÁÎÉÚÍÁÍÉ.
îÁÐÒÉÍÅÒ, ÃÉÁÎÏÂÁËÔÅÒÉÉ × ÓÏÓÔÏÑÎÉÉ
ÎÁËÁÐÌÉ×ÁÔØ ÎÅ ÔÏÌØËÏ ÒÁÓÔ×ÏÒÉÍÙÊ ò × ×ÏÌÀÔÉÎÏ×ÙÈ
ÇÒÁÎÕÌÁÈ ×ÎÕÔÒÉ ËÌÅÔËÉ. ðÒÉ ÓÏÏÔ×ÅÔÓÔ×ÕÀÝÉÈ
ÕÓÌÏ×ÉÑÈ ò ×ÏÌÀÔÉÎÏ×ÙÈ ÇÒÁÎÕÌ ÍÏÖÅÔ
ÐÒÅÏÂÒÁÚÏ×Ù×ÁÔØÓÑ × ÎÅÒÁÓÔ×ÏÒÉÍÙÅ ÓÏÅÄÉÎÅÎÉÑ
(ÁÐÁÔÉÔÙ ÒÁÚÌÉÞÎÙÈ ÍÏÄÉÆÉËÁÃÉÊ). á ÎÅËÏÔÏÒÙÅ
ÂÁËÔÅÒÉÉ ÓÐÏÓÏÂÎÙ, ÎÁÐÒÉÍÅÒ, ÏÂÒÁÚÏ×Ù×ÁÔØ ×ÎÕÔÒÉ
ËÌÅÔÏË ÍÁÇÎÅÔÉÔ.
÷-ÐÑÔÙÈ, ÓÅÊÞÁÓ ÉÚ×ÅÓÔÎÏ ÐÏ ÎÁÈÏÄËÁÍ
ÂÁËÔÅÒÉÊ, ÞÔÏ Ó ÉÈ ÕÞÁÓÔÉÅÍ ÍÏÇÕÔ ÏÂÒÁÚÏ×Ù×ÁÔØÓÑ
ÓÏÅÄÉÎÅÎÉÑ ÕÒÁÎÁ, ÍÅÄÉ, Á
ÔÁËÖÅ ÚÏÌÏÔÙÅ ÐÓÅ×ÄÏÍÏÒÆÏÚÙ.
éÚÕÞÅÎÉÅ ÍÅÔÁÂÏÌÉÚÍÁ (ÏÂÍÅÎÁ
×ÅÝÅÓÔ×) ÂÁËÔÅÒÉÊ É ÍÅÈÁÎÉÚÍÏ×, ×ÌÉÑÀÝÉÈ ÎÁ
ÏÓÁÖÄÅÎÉÅ ÔÅÈ ÉÌÉ ÉÎÙÈ ÜÌÅÍÅÎÔÏ×, ÅÝÅ ÔÏÌØËÏ
ÎÁÞÉÎÁÅÔÓÑ.
ïÓÔÁ×ÉÍ × ÓÔÏÒÏÎÅ ×ÓÅ ×ÏÐÒÏÓÙ,
Ó×ÑÚÁÎÎÙÅ Ó ÕÞÁÓÔÉÅÍ ÍÉËÒÏÂÏ× × ÏÂÒÁÚÏ×ÁÎÉÉ
×ÓÅ×ÏÚÍÏÖÎÙÈ ÇÁÚÏ× [1],
ÐÏÓÔÕÐÁÀÝÉÈ × ÁÔÍÏÓÆÅÒÕ É ÚÁÔÅÍ
ÉÍÅÀÝÉÈ ÅÓÔÅÓÔ×ÅÎÎÏÅ ÏÔÎÏÛÅÎÉÅ Ë ÏÂÒÁÚÏ×ÁÎÉÀ
ÎÅËÏÔÏÒÙÈ ÐÏÒÏÄ, ÉÌÉ ÇÁÚÏ×, ÐÏÓÔÕÐÁÀÝÉÈ × ×ÏÄÙ
ÂÁÓÓÅÊÎÏ× É ÓÏÚÄÁÀÝÉÈ, ÎÁÐÒÉÍÅÒ, “ÁÎÏËÓÉÞÅÓËÉÅ”
ÕÓÌÏ×ÉÑ. åÓÔÅÓÔ×ÅÎÅÎ, ÏÄÎÁËÏ, ×ÏÐÒÏÓ: ÐÏÞÅÍÕ, ÚÎÁÑ
×ÓÅ ÜÔÏ, ÓÅÄÉÍÅÎÔÏÌÏÇÉ (ÓÐÅÃÉÁÌÉÓÔÙ,
ÚÁÎÉÍÁÀÝÉÅÓÑ ÉÚÕÞÅÎÉÅÍ ÚÁËÏÎÏÍÅÒÎÏÓÔÉ
ÏÓÁÄËÏÏÂÒÁÚÏ×ÁÎÉÑ) ÍÁÌÏ ÕÄÅÌÑÌÉ ×ÎÉÍÁÎÉÑ ÒÏÌÉ
ÍÉËÒÏÏÒÇÁÎÉÚÍÏ×? úÄÅÓØ Ä×Å ÏÓÎÏ×ÎÙÅ ÐÒÉÞÉÎÙ.
ðÅÒ×ÁÑ – ÜÔÏ ÔÏ, ÞÔÏ ÔÏÌØËÏ × ÐÏÓÌÅÄÎÅÅ ×ÒÅÍÑ
ÐÏÓÌÅ ×ÎÅÄÒÅÎÉÑ ÓËÁÎÉÒÕÀÝÅÇÏ
ÜÌÅËÔÒÏÎÎÏÇÏ ÍÉËÒÏÓËÏÐÁ É ×ÙÑÓÎÅÎÉÑ
ÐÒÁËÔÉÞÅÓËÉ ÍÇÎÏ×ÅÎÎÏÊ ÓËÏÒÏÓÔÉ ÏËÁÍÅÎÅÎÉÑ
ÂÁËÔÅÒÉÊ ÓÔÁÌÉ ÄÏÓÔÕÐÎÙ ÉÈ ÎÅÐÏÓÒÅÄÓÔ×ÅÎÎÙÅ
ÎÁÂÌÀÄÅÎÉÑ. é ÔÁËÉÍ ÏÂÒÁÚÏÍ ÕÞÅÎÙÅ ÏÓÏÚÎÁÌÉ ÉÈ
ÐÏ×ÓÅÍÅÓÔÎÏÅ ÐÒÉÓÕÔÓÔ×ÉÅ × ÐÒÏÛÌÏÍ. á ×ÔÏÒÁÑ
ÐÒÉÞÉÎÁ ÓÏÓÔÏÉÔ × ÔÏÍ, ÞÔÏ ÁËÔÕÁÌÉÓÔÉÞÅÓËÉÅ
ÍÏÄÅÌÉ ÓÅÄÉÍÅÎÔÁÃÉÉ (ÐÒÏÃÅÓÓÁ
ÏÓÁÄËÏÏÂÒÁÚÏ×ÁÎÉÑ) ÎÅ ÍÏÇÕÔ × ÐÏÌÎÏÊ ÍÅÒÅ
ÏÂßÑÓÎÉÔØ ÚÁËÏÎÏÍÅÒÎÏÓÔÉ ÓÅÄÉÍÅÎÔÁÃÉÉ ÐÒÏÛÌÏÇÏ.
äÅÌÏ × ÔÏÍ, ÞÔÏ ÓÅÇÏÄÎÑÛÎÅÅ ÏÂÉÌÉÅ ÓÕÛÉ Ó ÒÅÚËÉÍÉ
ËÏÎÔÒÁÓÔÎÙÍÉ ÇÌÕÂÉÎÁÍÉ ÏËÅÁÎÏ× É ×ÙÓÏÔÏÊ ÇÏÒ
(×ÙÓÏËÏÅ ÓÔÏÑÎÉÅ ÍÁÔÅÒÉËÏ×) Ñ×ÌÑÅÔÓÑ ÄÏÓÔÁÔÏÞÎÏ
ÕÎÉËÁÌØÎÙÍ × ÉÓÔÏÒÉÉ úÅÍÌÉ. çÏÒÁÚÄÏ ÞÁÝÅ ÍÁÔÅÒÉËÉ × ÚÎÁÞÉÔÅÌØÎÏÊ ÍÅÒÅ ÂÙÌÉ
ÐÏËÒÙÔÙ ÍÏÒÑÍÉ, ÁÎÁÌÏÇÏ× ËÏÔÏÒÙÈ ÐÏ Ó×ÏÉÍ
ÐÁÒÁÍÅÔÒÁÍ ÐÒÁËÔÉÞÅÓËÉ ÓÅÇÏÄÎÑ ÎÅÔ. üÔÉ ÂÁÓÓÅÊÎÙ
Õ ÇÅÏÌÏÇÏ× ÎÁÚÙ×ÁÀÔÓÑ ÜÐÉËÏÎÔÉÎÅÎÔÁÌØÎÙÍÉ.
ôÏÞÎÏ ÔÁË ÖÅ ÄÏ ÏÐÒÅÄÅÌÅÎÎÏÇÏ ×ÒÅÍÅÎÉ, ×ÅÒÏÑÔÎÏ,
ÎÅ ÂÙÌÏ ÓÔÏÌØ ÇÌÕÂÏËÉÈ ÏÇÒÏÍÎÙÈ ÏËÅÁÎÏ×.
ïÓÏÂÅÎÎÏ ÎÅ ÓÈÏÖÁÑ Ó ÓÏ×ÒÅÍÅÎÎÏÓÔØÀ ËÁÒÔÉÎÁ ÂÙÌÁ
× ÐÁÌÅÏÚÏÅ (ËÅÍÂÒÉÊ, ÏÒÄÏ×ÉË, ÓÉÌÕÒ,
ÄÅ×ÏÎ, ËÁÒÂÏÎ É ÐÅÒÍØ). îÁ ÐÁÌÅÏÇÅÏÇÒÁÆÉÞÅÓËÉÈ
ËÁÒÔÁÈ ÍÏÖÎÏ ÈÏÒÏÛÏ ×ÉÄÅÔØ, ÓËÏÌØ ÏÂÛÉÒÎÙÅ
ÕÞÁÓÔËÉ ÓÏ×ÒÅÍÅÎÎÙÈ ËÏÎÔÉÎÅÎÔÏ× ÂÙÌÉ ÚÁÎÑÔÙ
ÍÏÒÑÍÉ (ÒÉÓ. 5). óÒÁ×ÎÉÔÅ ÓÏ×ÒÅÍÅÎÎÕÀ ËÁÒÔÉÎÕ Ó
ÐÁÌÅÏÇÅÏÇÒÁÆÉÞÅÓËÉÍÉ ËÁÒÔÁÍÉ, ÎÁÐÒÉÍÅÒ, ÎÁÞÁÌÁ
ÒÁÎÎÅÇÏ ËÅÍÂÒÉÑ (ÒÉÓ. 5, Á), ÎÁÞÁÌÁ ÒÁÎÎÅÇÏ
ÏÒÄÏ×ÉËÁ (ÒÉÓ. 5,  ) É ËÏÎÃÁ ÄÅ×ÏÎÁ (5, ×).
þÅÍ ÖÅ ÏÔÌÉÞÁÌÉÓØ ÄÒÅ×ÎÉÅ
ÜÐÉËÏÎÔÉÎÅÎÔÁÌØÎÙÅ ÂÁÓÓÅÊÎÙ? ðÒÅÖÄÅ ×ÓÅÇÏ ÜÔÏ
ÂÙÌÉ ÏÇÒÏÍÎÙÅ ÐÏ ÔÅÒÒÉÔÏÒÉÉ, ÉÓËÌÀÞÉÔÅÌØÎÏ
ÍÅÌËÏ×ÏÄÎÙÅ (ÄÅÓÑÔËÉ, ÉÎÏÇÄÁ ÐÅÒ×ÙÅ ÓÏÔÎÉ ÍÅÔÒÏ×
ÇÌÕÂÉÎÙ) ÂÁÓÓÅÊÎÙ, Õ ËÏÔÏÒÙÈ ÚÎÁÞÉÔÅÌØÎÁÑ ÞÁÓÔØ
ÄÎÁ ÎÁÈÏÄÉÌÁÓØ × ÐÒÅÄÅÌÁÈ ÚÏÎÙ ÆÏÔÏÓÉÎÔÅÚÁ.
þÁÓÔÏ ÎÁ ÜÔÉÈ ÁË×ÁÔÏÒÉÑÈ ×ÏÚÎÉËÁÌÉ
ÍÎÏÇÏÞÉÓÌÅÎÎÙÅ É ËÏÒÏÔËÏÖÉ×ÕÝÉÅ ÏÓÔÒÏ×Á.
óÐÅÃÉÆÉËÁ ÄÒÅ×ÎÉÈ ÂÁÓÓÅÊÎÏ× ÓÐÏÓÏÂÓÔ×Ï×ÁÌÁ
ÛÉÒÏËÏÍÕ ÒÁÚ×ÉÔÉÀ ÍÉËÒÏÏÒÇÁÎÉÚÍÏ× É ÏÓÏÂÅÎÎÏ
ÃÉÁÎÏÂÁËÔÅÒÉÁÌØÎÙÈ ÍÁÔÏ×, ËÏÔÏÒÙÅ ÍÏÇÌÉ ÉÎÏÇÄÁ
ÆÕÎËÃÉÏÎÉÒÏ×ÁÔØ ÎÁ ÔÙÓÑÞÁÈ Ë×ÁÄÒÁÔÎÙÈ
ËÉÌÏÍÅÔÒÏ× (ÎÁÐÒÉÍÅÒ, óÉÂÉÒÓËÁÑ
ÐÌÁÔÆÏÒÍÁ × ÄÏËÅÍÂÒÉÉ). ðÏÜÔÏÍÕ × ÜÔÉÈ
ÂÁÓÓÅÊÎÁÈ ÒÏÌØ ÂÁËÔÅÒÉÊ É ×ÏÏÂÝÅ
ÍÉËÒÏÏÒÇÁÎÉÚÍÏ× ÂÙÌÁ ÏÇÒÏÍÎÁ ÎÅ ÔÏÌØËÏ ×
ÆÏÒÍÉÒÏ×ÁÎÉÉ ÔÒÏÆÉÞÅÓËÉÈ Ó×ÑÚÅÊ, ÎÏ
É × ÆÏÒÍÉÒÏ×ÁÎÉÉ, Á ÚÁÔÅÍ É ÐÒÅÏÂÒÁÚÏ×ÁÎÉÉ
ÏÓÁÄËÏ×.
÷ Ó×ÑÚÉ Ó ÜÔÉÍ ÐÅÒÅÄ ÓÅÄÉÍÅÎÔÏÌÏÇÉÅÊ
ÓÔÏÉÔ ÓÌÏÖÎÁÑ, ÎÏ ÉÎÔÅÒÅÓÎÁÑ ÚÁÄÁÞÁ ÒÁÚÒÁÂÏÔËÉ
ÐÒÉÎÃÉÐÉÁÌØÎÏ ÏÔÌÉÞÎÙÈ ÏÔ ÓÏ×ÒÅÍÅÎÎÙÈ ÍÏÄÅÌÅÊ
ÓÅÄÉÍÅÎÔÁÃÉÉ × ÄÒÅ×ÎÉÈ ÜÐÉËÏÎÔÉÎÅÎÔÁÌØÎÙÈ
ÂÁÓÓÅÊÎÁÈ. óÏ×ÅÒÛÅÎÎÏ ÏÞÅ×ÉÄÎÏ ÐÒÉ ÜÔÏÍ, ÞÔÏ
ÏÇÒÏÍÎÁÑ ÒÏÌØ ÂÉÏÇÅÎÎÏÇÏ, É ÏÓÏÂÅÎÎÏ
ÂÁËÔÅÒÉÁÌØÎÏÇÏ, ÆÁËÔÏÒÁ ÄÏÌÖÎÁ ÂÙÔØ ÕÞÔÅÎÁ,
ÐÏÓËÏÌØËÕ ÚÁ ÒÅÄËÉÍ ÉÓËÌÀÞÅÎÉÅÍ ×ÓÅ ÏÓÁÄÏÞÎÙÅ
ÐÏÒÏÄÙ × ÔÏÊ ÉÌÉ ÉÎÏÊ ÓÔÅÐÅÎÉ ÏÂÒÁÚÏ×Ù×ÁÌÉÓØ Ó
ÕÞÁÓÔÉÅÍ ÍÉËÒÏÂÏ×.
ìéôåòáôõòá
ÁÔÍÏÓÆÅÒÙ / ïÔ×. ÒÅÄ. á.á. éÍÛÅÎÅÃËÉÊ. í.: îÁÕËÁ, 1984.
189 Ó.
// óÏÒÏÓÏ×ÓËÉÊ ïÂÒÁÚÏ×ÁÔÅÌØÎÙÊ öÕÒÎÁÌ. 1996. N 9. ó.
35-39.
ÐÒÏËÁÒÉÏÔÙ: õÞÅÂ. ÐÏÓÏÂÉÅ. í.: éÚÄ-×Ï íçõ, 1996. 312 Ó.
âÁËÔÅÒÉÁÌØÎÁÑ ÐÁÌÅÏÎÔÏÌÏÇÉÑ // ÷ÅÓÔÎ. òáî. 1997. ô. 67,
N 3. ó. 241-245.
Cremlingen, Germany: Catena Verlag, Catena Suppl. 21.
îÁÚÁÄ
Эксперименты на борту Международной космической станции показали, что бактерии могут добывать полезные ископаемые в космосе с эффективность до 400% от земной нормы. Благодаря им у человечества появится способ добывать из астероидов магний, железо и редкоземельные минералы, которые мы широко используем в электронике и сплавах.
Добывать минералы в космосе может быть немного проще, чем мы думали — и помогут нам в этом микробы
На Земле бактерии играют очень важную роль в извлечении минералов из земли. Они участвуют в естественном выветривании и разрушении горных пород, высвобождая содержащиеся в них вещества. Способность по выщелачиванию металлов из окружающей среды уже используется в горнодобывающих предприятиях — это так называемый биомайнинг, который обладает рядом преимуществ. Например, он помогает снизить зависимость от цианида при добыче золота. Бактерии также могут способствовать обеззараживанию загрязненной почвы.
В космических средах, таких как астероиды, Луна и даже Марс, добыча полезных ископаемых будет ценным инструментом. Доставка материалов с Земли стоит невероятно дорого; даже использование самого дешевого на сегодняшний день варианта, Falcon Heavy от SpaceX, обойдется в $1500 за килограмм полезной нагрузки. Поэтому исследователи активно изучают технологию биодобычи в космосе.
«Микроорганизмы очень разнообразны. Так что, по мере того, как мы будем осваивать космос, их можно использовать для выполнения множества процессов», — пояснила астробиолог Роза Сантомартино из Эдинбургского университета в Великобритании.
За 10 лет команда разработала небольшое устройство размером со спичечный коробок, названное «реактором биоразработки», которое можно перевезти и установить на МКС. В июле 2019 года 18 таких реакторов были отправлены на космическую станцию для экспериментов.
Каждый реактор биодобычи содержал бактериальный раствор, внутри которого находился небольшой кусок базальта, вулканической породы, в изобилии встречающейся на Луне. В течение трехнедельного периода базальт в каждом реакторе подвергался воздействию бактериального раствора, чтобы определить, могут ли бактерии выполнять функцию выщелачивания горных пород в условиях низкой гравитации.
Моделируя гравитацию Марса, Земли (с использованием центрифуги) и условия микрогравитации, команда провела эксперименты с отдельными растворами трех разных бактерий: Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis и Cupriavidus Metallidurans. Контрольный раствор без бактерий использовали в качестве отправной точки и сравнительного образца.
Исследователи обнаружили, что эффективность бактериального выщелачивания при изменении силы тяжести изменялась незначительно. Для B. subtilis и C. Metallidurans уровень извлечения редкоземельных минералов был чуть ниже нормы. Только раствор S. desiccabilis показал, что бактерии извлекли из базальта значительно больше редкоземельных минералов, чем их сородичи в контрольном растворе.
Ученые пришли к выводу, что при достаточном количестве питательных веществ биодобыча возможна даже условиях силы тяжести, отличной от земной. «Наши эксперименты подтверждают научную и техническую осуществимость биологически усиленной добычи элементарных ресурсов в Солнечной системе. Хотя добывать эти элементы в космосе для того, чтобы доставлять их на Землю, экономически нецелесообразно, космическая биоминерация потенциально могла бы поддерживать колонии людей на других планетах», — заявил астробиолог Чарльз Кокелл из Эдинбургского университета.