Микробиологи впервые в России исследовали морские мелководные термальные источники на Кунашире
Ученые предполагают , что бактерии , живущие в мелководных термальных Южно-Алехинских и Нескученских источниках Кунашира , получают энергию в процессе « железного дыхания», то есть микробные сообщества используют железо так же , как мы кислород. Это необычное явление , так как большинство бактерий , обитающих на выходах термальных вод , для получения энергии использует серу и ее соединения.
Подводный термальный источник
Исследования Южно-Алехинских и Нескученских мелководных термальных источников Кунашира проходили с 23 июля по 9 августа , подобные работы проводились впервые. В состав исследовательской группы входили научные сотрудники Института микробиологии РАН ( г. Москва) и университета Хоэнхайм ( Штутгарт , Германия). О примерном расположении подводных источников ученые узнали от местных жителей и рыбаков. Для того , чтобы уточнить месторасположение гидротерм , ученым пришлось провести обследование дна на большой площади на глубинах до 12 метров. Основной задачей микробиологов был сбор проб термофильных бактерий , населяющих эти источники.
Южно-Алехинские термальные источники
По словам доктора биологических наук Татьяны Соколовой , часто происходит так , что изучение новых горячих источников приводит ученых к открытию каких-либо ранее не известных процессов. Так , например , на источниках экологической тропы « Столбовская» на Кунашире в 1989 году в ходе экспедиции под руководством доктора биологических наук Георгия Заварзина была открыта новая обширная группа термофильных бактерий. «Всякий раз , когда мы изучаем какую-то группу источников впервые , обнаруживается нечто новое и неожиданное», — добавила Татьяна.
Доктор биологических наук Татьяна Соколова готовится к погружению
Подготовка к экспедиции на Кунашир началась еще в Москве под руководством инструктора по дайвингу Андрея Крапивного. Ученые отработали навыки , необходимые для погружений: тренировались делать отбор проб микроорганизмов под водой , учились работать в команде. Так как отбор проб в прибрежных термальных источниках проводился впервые , ученые сами изготовили приборы для этого. Например , чтобы не применять дорогостоящую технику при измерении температуры под водой , кандидат биологических наук Сергей Гаврилов предложил запечатать термометр в стеклянную бутылку , а его щуп вывести наружу через пробку , запечатанную силиконом.
Отбор проб из подводного термального источника
Измерение температуры подводного термального источника
Участники экспедиции отметили , что подготовка проводилась « вслепую», они даже не представляли , как будут выполняться работы в реальных условиях. Во время экспедиции при поиске подводных термальных источников ученые сталкивались с трудностями в виде серьезных течений и ограниченной видимости. При отборе проб возникали неожиданности: например , пузырьки газа выходили из-под песка и тут же «сдувались» вследствие перепада давления , поэтому собирать газ было затруднительно. Каждый исследуемый подводный источник имеет свои особенности , поэтому для отбора проб не подходил какой-то один способ , постоянно приходилось искать новые решения , приспосабливаться.
Измерение температуры подводного термального источника
Отбор проб из подводного термального источника
Исследователи отметили , что источники Южной-Алехинской и Нескученской групп отличаются друг от друга. «На Нескученских источниках , в отличие от Алехинских , мы видели рыжие полосы на песке , скорее всего это железо. Также мы видели рыжие бактериальные маты ( пленки , состоящие из множества микроорганизмов) и , весьма вероятно , что их цвет связан с круговоротом железа», — рассказали участники экспедиции.
На Южно-Алехинских источниках ученые установили факт гибели крабов и морских звезд в термах. Микробиологи предполагают , что останки погибших беспозвоночных являются благоприятной средой для развития термофильных микроорганизмов , поэтому они были взяты для проведения дальнейших исследований в лаборатории.
По словам ученых , транспортировка бактерий с Кунашира в Москву не должна представлять трудностей , поскольку вне горячих источников процессы их жизнедеятельности замедляются. Как правило , эти бактерии не размножаются при +30°С , поэтому их можно хранить даже при комнатной температуре.
Дальнейшие лабораторные исследования будут включать в себя выделение и анализ ДНК микроорганизмов. При этом можно узнать , какие гены имеют микробы сообщества и какие процессы могут осуществляться в источниках , где жили исследуемые микроорганизмы. Параллельно будет проходить изучение отдельных бактерий путем классической микробиологии: выращивание чистых культур для исследования обмена веществ и продуктов их жизнедеятельности.
Ферменты , которые производят термофильные бактерии , представляют интерес для биотехнологии. Их применяют в самых разнообразных областях деятельности человека: в переработке токсичных отходов промышленности , при производстве пищевых продуктов , кормов , моющих средств , целлюлозно-бумажной и текстильной промышленности. Примером может послужить целлюлаза , которой обрабатывают джинсовую ткань , чтобы она приобрела приятную структуру и цвет. Вся медицинская молекулярная диагностика стала возможной благодаря ферменту , выделяемому термофильной бактерией Thermus aquaticus. Также ферменты , выделяемые термофилами , позволяют быстро проводить химические реакции при высоких температурах , избегая заражения другими микроорганизмами.
Термофильные микроорганизмы или термофилы , что в переводе с древнегреческого означает « любящие тепло», развиваются при температурах +50−70°С. Исследования эволюции бактерий позволяют предположить , что исходно жизнь развивалась именно при высоких температурах , поэтому сообщества термофильных бактерий являются аналогами древних экосистем. Современные термофильные микробные сообщества существуют при отсутствии кислорода за счет неорганических источников энергии вулканического происхождения.