Живой метановый «реактор» нашли учёные глубоко под землёй в Томске

Российские исследователи открыли ранее неизвестный вид микроорганизмов, способных производить метан на глубине почти трех километров. Находку сделали при изучении подземных вод в районе поселка Парабель Томской области. Обнаруженные археи существуют без солнечного света и кислорода, получая необходимые вещества из окружающей среды. Об этом сообщает Томский государственный университет.

Открытие принадлежит специалистам Томского государственного университета и Пущинского института биохимии и физиологии микроорганизмов имени Г. К. Скрябина Российской академии наук.

Ученые установили, что подземные микроорганизмы участвуют в образовании метана — газа, который влияет на углеродный цикл и относится к парниковым газам.

Неизвестные археи нашли на глубине трех километров

Образцы для исследования получили из скважины на севере Томской области.

Вода поступала с глубины почти трех километров, где отсутствует солнечный свет, нет свободного кислорода и сохраняется высокая температура.

Для изучения состава микробного сообщества специалисты проанализировали генетический материал, содержащийся в пробах.

Результаты показали, что 25,54% обнаруженных микроорганизмов относятся к археям рода метанотермобактер.

Дальнейшее сравнение геномов позволило установить, что исследователи имеют дело с представителем ранее неизвестного науке вида.

Сходство его генетического материала с ближайшим изученным родственником составило 92,66%.

Новый вид получил название «Метанотермобактер томский» в честь региона, где были собраны образцы.

Почему ученым понадобился целый год для получения культуры

Обнаружить генетические следы микроорганизма оказалось значительно проще, чем вырастить его в лаборатории.

Специалистам требовалось получить живую культуру архей, чтобы подтвердить их особенности и изучить способность производить метан.

Для этого исследователи создали подходящие условия и поддерживали температуру на уровне 55 градусов.

Первые признаки выделения метана появились только спустя 12 месяцев.

После этого ученые провели дополнительные пересевы культуры с применением антибиотиков, чтобы отделить нужный микроорганизм от других обитателей подземной воды.

Полученный штамм обозначили К4.

Сравнение его генома с ранее восстановленной генетической последовательностью показало совпадение на 99,96%.

Таким образом, специалисты подтвердили, что сумели выделить именно тот микроорганизм, который ранее обнаружили при анализе подземных проб.

Как подземные микроорганизмы производят метан

Открытый вид архей использует водород и углекислый газ, поступающие из земных недр.

В результате жизнедеятельности микроорганизмов образуется метан.

Для определения интенсивности этого процесса ученые применили специальный метод с использованием радиоактивной метки.

Измерения показали, что скорость образования метана составляет около 5,45 наномоля на литр воды в сутки.

По оценке исследователей, такой показатель сопоставим с активностью метанообразующих микроорганизмов в донных отложениях озер и морей.

Это свидетельствует о том, что глубокие подземные воды могут быть средой достаточно активного биологического образования метана.

Откуда берется метан в подземных водах

Ученые также исследовали происхождение газа, содержащегося в отобранных образцах.

Для этого они изучили его изотопный состав.

Результаты показали, что приблизительно половина обнаруженного метана имеет биологическое происхождение.

Остальная часть связана с глубинными геологическими процессами.

Таким образом, метан в исследованной воде образуется не только в результате деятельности микроорганизмов, но и поступает из недр Земли.

Почему открытие важно для изучения климата

Руководитель научного проекта Ольга Карначук, заведующая кафедрой физиологии растений, биотехнологий и биоинформатики Биологического института ТГУ, сравнила происходящие под землей процессы с работой природного метанового реактора.

По ее словам, масштабы этого явления могут быть значительными, поскольку речь идет о Западно-Сибирском артезианском бассейне.

Его площадь составляет около трех миллионов квадратных километров.

Исследовательница отметила, что деятельность подземных микроорганизмов необходимо учитывать при изучении глобального круговорота углерода.

При этом не весь образующийся в глубинных водах метан обязательно достигает атмосферы.

Поэтому обнаружение активных метанообразующих архей само по себе еще не позволяет определить объем выбросов парникового газа с территории всего бассейна.

Для оценки их вклада потребуются дополнительные исследования.

Где опубликованы результаты исследования

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.

Ее результаты представлены в международном научном журнале, посвященном исследованиям в области микробиологии.

Открытие нового вида архей расширяет представления о микроорганизмах, способных существовать в экстремальных условиях глубоко под землей.

Полученные данные также показывают, что подземные водные системы могут участвовать в образовании метана активнее, чем предполагалось ранее.

Таким образом, российские ученые не только описали неизвестный вид микроорганизмов, но и подтвердили его способность производить метан в условиях высокой температуры и полного отсутствия солнечного света.

Может быть интересно:

1. Творог больше не превращаю в запеканку: смешиваю с шоколадом — готовлю десерт без выпечки
2. Беру картофель и 2 яйца: за 15 минут готовлю завтрак, который съедают быстрее бутербродов
3. Забытый рецепт из советской столовой: готовлю подливу к котлетам из простых продуктов
4. Капусту больше не тушу часами: запекаю крупными ломтиками с сыром — румяная корочка и нежная середина
5. Картофель больше не превращаю в пюре: смешиваю с сыром и яйцом — запекаю золотистые гнёзда