24 серпня 2010

Фото: Пожирачі нафти – Нововиявлені види мікробів (у червоному колі) пригощаються окремими вуглеводнями в розливі нафти Мексиканської затоки.

Нові дослідження показали, що бактерії в глибоких водах Мексиканської затоки, можуть швидко поглинати шлейфи нафти.

Завдяки аварії Діпуотер Хорайзн, яка додала 600 мільйонів літрів вуглеводнів у глибокі води Мексиканської затоки, зараз час надзвичайного підвищення активності для мікробів, які поглинають нафту. А тепер дослідження, опубліковане 24 серпня в журналі Science онлайн показує, що цілий ряд нових і некласифікованих нафтоїдних бактерій, розкошує на новому багатому ресурсі вуглеводнів.

Мікробний еколог Террі Хейзн з Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) і його колеги використали два кораблі щоб зібрати 200 зразків з 17 глибоководних ділянок між 25 травня і 2 червня. Проби показали широкий спектр мікроорганізмів, тісно пов'язаних з рядом Oceanospirillales, який включає в себе таких пожирачів нафти, як Oleispirea antarctica, Oceaniserpentilla haliotis і Thalassolituus oleivorans. Ці нові мікроби – серед яких займає перше місце один надзвичайно довгий (20 мікронів), ще не названий мікроб, який становив понад 95 відсотків бактерій, які зреагували на розлив - з'їли приблизно 8 відсотків вільного кисню в цих холодних глибоких водах, коли вони старанно перетворювали вуглеводні в збільшення мікробних клітин, обмежене лише браком заліза. Як результат, насичення киснем на глибинах знизилось в середньому з 67 відсотків до 59 відсотків, а концентрація мікробних клітин збільшилась в два рази (5510 клітин / мл в порівнянні з концентрацією 2730 клітин на мл поза шлейфом). Поки ніхто не вимірював впливу падіння кисню на інші форми життя океану, а рівень падіння виявився несподівано маленьким - факт, який Хейзн приписує фрагментарному характеру нафтового шлейфу. "Концентрація нафти в цьому глибокому шлейфі настільки низька, що ми не бачимо виснаження кисню," пояснює він.

Ці мікроби зробили це при дуже низьких температурах – 4,7 градусів за Цельсієм, при яких обмін речовин звичайних бактерій уповільнюється, а також під дією високого тиску. І велику частину роботи було зроблено групою близько 16 видів гамма-Протеобактерій. Генетичне тестування показало, що ці мікроби користуються таким самим клітинним обладнанням для поглинання вуглеводнів, як і відомі пожирачі нафти - такі, як Alcanivorax borkumensis з порядку Oceanospirillales. Велика кількість різних генів, необхідних для такого поглинання нафти, були знайдені в забрудненій нафтопродуктами воді порівняно з незабрудненою водою.

Вчені також виявили, що мікроби швидко поглинали різні види вуглеводнів в глибоководних шлейфах. Наприклад, алкани - вуглеводні, які легко засвоюються такими бактеріями – можуть бути перетравленими всього за один день. Фактично, у присутності мікробів алкани в зразках були присутні в кращому випадку приблизно 6 днів. Хейзн і його колеги вважають, що бактерії так швидко поглинають ці нафтопродукти завдяки великій кількості таких вільних вуглеводнів, які легко біологічно розкладаються у розливі світлої малосірчистої нафти Луїзіани, а також тому, що хімічні диспергатори розбили нафту на дрібні частинки.

"Мікроби їдять [вуглеводні]подібно до того, як ми їмо в буфеті – вони, полюбляють деякі страви більше, ніж інші", пояснив морський хімік Кріс Редді з Океанографічного інституту Вудс-Хол під час прес-конференції 19 серпня на якій оголосили існування таких шлейфів нафти, хоча їх результати, які також були опубліковані в Science, свідчили про повільне споживання шлейфу в кінці червня у зв'язку з низьким рівнем кисню. "Вони залишають після себе слід про те, що вони вибрали для споживання", пояснив Редді.

Насправді, деякі вчені не згодні з аналізом рівня біодеградації представленого Хейзном і його колегами. "Мікробіологія дуже переконлива", але екстраполяція швидкості споживання вуглеводнів "потенційно недосконала і дає помилкове враження", говорить біогеохімік Девід Валентайн з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі, який також намагається охарактеризувати відповідь мікробів на викиди нафти з установи ВР Макондо 252 в Мексиканській затоці. "Вони скоріше вимірюють час розбавляння в первинному шлейфі, а не швидкість біодеградації". Іншими словами, мікроби не поглинають алкани у вуглеводневому шлейфу менш ніж за тиждень, а швидше за все ці сполуки розчиняються в трильйонах літрів морської води Мексиканської затоки.

Хейзн погоджується, що розбавлення є чинником. Але "велика частина того що відбувається - це біодеградація. Очевидно, що ми це показали через зміну співвідношення вуглеводнів", стверджує він. "Єдине пояснення того, як це може змінюватись - це біодеградація".

Робота Хейзна з розливу нафти виникла з методів, розроблених в рамках $500 млн. гранту, який ВР надав Інституту з енергії і біологічних наук – спільному зусиллю по науковим дослідженням і розробкам між Lawrence Berkeley National Laboratory, Каліфорнійським університетом в Берклі і Університетом Іллінойсу в Урбана-Шампейн. "Це те, що дозволило нам відразу сказати BP - ми маємо таку програму, чи ви хочете, щоб ми допомогли вам?", каже Хейзн. "І вони запросили нас."