Mail.RuПочтаМой МирОдноклассникиИгрыЗнакомстваНовостиПоискВсе проекты
10 августа 2011, источник: РИА Новости

Глубоководные моллюски научились получать энергию из водорода — ученые

МОСКВА, 10 авг — РИА Новости. Глубоководные моллюски, которые живут в почти кипящей воде горячих источников на дне океана, научились использовать бактерии для получения энергии из водорода, пишут ученые из Германии, Франции и США в статье, опубликованной в журнале Nature.

Развитие водородной энергетики сейчас рассматривается как один из главных путей избавления от углеводородной зависимости и противодействия изменению климата. Однако, как выяснили Джиллиан Петерсен (Jillian Petersen) из германского Института морской микробиологии и ее коллеги, человек — не единственное живое существо, использующее водород в качестве источника энергии.

Авторы исследования обнаружили, что у мидий, обитающих рядом с горячими источниками на дне океана, есть свои собственные живые «топливные элементы» — специальные бактерии-симбионты.

Живые существа, живущие у глубоководных гидротермальных источников, были впервые обнаружены в 1977 году и стали настоящим потрясением для биологов. Как оказалось, в почти кипящей воде вокруг гидротермальных источников, в полной темноте, в воде, насыщенной сероводородом, серной кислотой, метаном и множеством других токсичных веществ, под давлением около 400 атмосфер могут существовать достаточно развитые биологические сообщества.

В числе таких существ, получивших название «термофилы», — не только бактерии, археи и другие одноклеточные, но и макроскопические организмы, в частности, кольчатые черви и моллюски. В темноте основой для пищевой цепи не может служить фотосинтез, его место занимает хемосинтез — процесс выработки энергии и органических веществ путем химических реакций. Для макроскопических животных «поставщиками» энергии и органических веществ становятся хемосинтезирующие бактерии, живущие в симбиозе с ними.

В 1981 году впервые в организме тихоокеанских термофилов — червей Riftia pachyptila — были обнаружены бактерии, которые использовали в качестве источника энергии соединения серы, в частности, сероводород. Еще через пять лет в Мексиканском заливе были открыты бактерии-симбионты, которые живут в мидиях и «работают» на метане. Симбионтов, использующих другие источники энергии, находить до сих пор не удавалось.

«Это удивляет, поскольку (вокруг гидротермальных источников) есть множество потенциальных источников энергии для хемосинтеза, таких, как водород, аммиак, соединения железа и марганца, и хорошо известны свободно живущие микроорганизмы, их использующие», — пишут ученые.

Они отмечают, что водород может быть наиболее выгодным из них, поскольку он дает в семь раз больше энергии, чем реакции с метаном, и в 18 раз больше, чем реакции с сернистыми соединениями.

Петерсен и ее коллеги исследовали гидротермальное поле Логачева, расположенное на дне Атлантического океана в районе Срединного Атлантического хребта. Там в реакциях между морской водой и вулканическими породами образуется большое количество водорода. С помощью масс-спектрометрии они изучили распределение химических веществ в этом месте и обнаружили признаки того, что и водород, и метан активно поглощаются колониями живущих здесь глубоководных мидий подсемейства Bathymodiolus.

Чтобы доказать, что эти моллюски поглощают водород, ученые уже в лабораторных условиях поместили ткани мидий, населенные хемосинтезирующими симбионтами, в воду, насыщенную водородом, и обнаружили, что микроорганизмы действительно «питаются» водородом.

Кроме того, ученые исследовали геном бактерий и вычислили ключевой ген, который отвечает за синтез фермента, запускающего реакцию с водородом. Как оказалось, этот ген присутствовал у тех бактерий, которые могли использовать реакции с соединениями серы, а метановые бактерии оказались лишены этой способности.