Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

ЦИАНОБАКТЕРИИ ПРОИЗВОДЯТ НАНОТРУБКИ

Кандидат биологических наук Н. РЕЗНИК.

Цианобактерии (их также называют синезелеными водорослями) обладают способностью минерализовать кремний - утверждают специалисты Лимнологического института СО РАН (г. Иркутск) и Объединенного института геологии, геофизики и минералогии им. А. А. Трофимука (г. Новосибирск). Благодаря этому свойству цианобактерии несколько миллиардов лет назад создали более благоприятные условия для возникновения, существования и эволюции других организмов.

Цианобактерии сыграли выдающуюся роль в ранней эволюции Земли. Именно эти крошечные существа еще в архее (около 3,5 млрд лет назад) начали синтезировать органику из воды и воздуха, выделяя в древнюю атмосферу кислород. К тому же времени относятся и первые найденные учеными окремненные ископаемые - остатки цианобактерий. ученые обратили внимание на кремниевое покрытие ископаемых микроорганизмов и затеяли спор о его природе. Одни специалисты считают, что синезеленые водоросли окремнели от времени, другие полагают, что они активно минерализовали кремний, третьи - что окремняться могут только мертвые клетки. Результат этого научного спора может иметь прикладное значение, поскольку активное развитие нанотехнологий вызывает большой интерес к организмам, формирующим кремнеземные структуры.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

Современные цианобактерии гидротерм живут почти в тех же условиях, что 3,5 млрд лет назад. Сибирские ученые извлекли объект своих исследований из термальных источников Байкальской рифтовой зоны. Чтобы проверить, насколько микроорганизмам "по вкусу" кремний, разные штаммы бактерий выращивали на обычной питательной среде и на среде, обогащенной солями кремния. Цианобактерии жили и успешно размножались при такой концентрации кремния, которая для других мелких байкальских организмов - актиномицетов и зеленых водорослей - была губительной. Наблюдение с помощью сканирующей электронной микроскопии показало, что цианобактерии постепенно окремняются. На 26-й день эксперимента около 90% бактериальных "нитей" покрылись минеральными чехлами толщиной от 0,1 до 0,4 мкм. При этом диаметр очехленных нитей по сравнению с контролем вырос в полтора-два раза. На концах чехлов находятся отверстия, благодаря которым чехол не превращается в саркофаг, а заключенная в нем цианобактерия не теряет связи с окружающей средой. Сканирование специальным зондом помогло установить, что чехлы цианобактерий, выращенных на среде с добавлением кремния, состоят преимущественно из соединений кремния и кислорода.

Как показал эксперимент, цианобактерии осуществляют минерализацию кремния тремя способами - откладывают аморфный кремнезем вокруг своих нитей, уплотняют и утолщают чехлы или формируют их из сфер субмикронных размеров (наносфер). Формирование кремнеземных чехлов решало важнейшую проблему древности - удаление избытка кремниевой кислоты из среды обитания. Возможно, колыбелью жизни были океанические подводные термальные источники. Воды этих источников имели щелочную реакцию благодаря контактам с силикатами магния и двухвалентного железа. В реакциях с морской водой эти соли образовывали раствор кремниевой кислоты, губительный для большинства микроорганизмов. Очистке воды от кремниевой кислоты способствовали синезеленые водоросли. Во-первых, они потихоньку насыщали воду кислородом, в конечном итоге способствуя пассивному осаждению кремниевой кислоты. Во-вторых, как доказывают исследования сибирских ученых, они активно минерализовали кремний. Именно эта биологическая особенность цианобактерий помогла им выжить в экстремальных условиях, а также преобразовала среду обитания, сделав ее пригодной для существования других, более прихотливых организмов.


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «Вести из институтов, лабораторий, экспедиций»

Детальное описание иллюстрации

На поверхности цианобактериальных пленок можно наблюдать пузырьки газа (на фото показаны стрелками), что свидетельствует о высокой интенсивности фотосинтеза. Цианобактерии выделяют так много кислорода, что он не успевает улетучиться в атмосферу и задерживается между слоями и на поверхности биопленок.
Отложение аморфного кремнезема на цианобактериальных нитях. На снимках, полученных с помощью сканирующей электронной микроскопии, видны плотные минерализованные трубки, сформировавшиеся вокруг цианобактерий в ходе эксперимента (А). Некоторые кремниевые трубки состоят из наносфер (Б). Масштаб - 5 мкм. Микрофотографии получены Е. Г. Сороковиковой в отделе ультраструктуры клетки Лимнологического института Сибирского отделения РАН.