Сеть бактерий: На Земле, а не на Пандоре
Данный феномен, обнаруженный только благодаря тому, что исследователи изучали остатки отложений, использованных в другом эксперименте, может добавить новый механизм в наши представления о биохимии Земли.
«Круговорот веществ и жизни на дне моря и в почве, вообще в любом месте, где не хватает кислорода — вот что может помочь нам понять эти процессы», — сказал микробиолог Ларс Петер Нильсен из университета города Орхус, Дания, соавтор исследования, опубликованного 24 февраля в журнале Nature.
Изначально целью исследования команды Нильсена было не изучение электропроводности морского дна, но очень интересные виды серобактерий, обнаруженные на дне бухты города Орхус. Чтобы определить их химическую активность, исследователи сохранили несколько стаканов морской воды и гущи без серобактерий для сравнения. Когда эксперименты были закончены, об этих стаканах практически позабыли. Затем, через несколько недель, исследователи заметили странный характер активности. Изменение содержание кислорода в воде над верхней частью осадка незамедлительно приводило к химическим колебаниям несколькими уровнями ниже. Расстояние было столь большим, а время ответа — маленьким, что невозможно было объяснить обычными способами химического транспорта — диффузией или медленным дрейфом из области с высокой концентрацией в область с низкой.
Вначале ученые были озадачены. Затем они поняли, что процесс понятен, если бактерии, находящиеся на верхнем уровне соединены с бактериями, расположенными ниже. Все, что влияет на перерабатывающую кислород бактерию наверху, также оказывает воздействие на серобактерии, находящиеся в нижних слоях. Это могло бы объяснить наблюдаемую связь, а электрическая природа этой связи обеспечила бы скорость.
«Гипотезы такого рода одно время были бы признаны еретическими», — написал Кеннет Нильсон, микробиолог из Университета Южной Калифорнии, в сопровождающем комментарии в журнале Nature. Задел в сантиметр «не выглядит как большое расстояние, но для бактерии это примерно 10000 длин ее тела, эквивалент 20 километров в человеческом понимании».
В последние годы ученые обнаруживали виды микробов с наружными мембранами, покрытыми ферментами для транспортировки электронов или «шипованными» токопроводящими нитями, размер которых исчислялся микрометрами. Они были использованы для создания экспериментальных микробных топливных элементов. Известно, что данные виды могут быть обнаружены в иле бухты города Орхус. Данные осадочные отложения также содержат незначительные количества пирита, электропроводящего минерала.
Верхний уровень ила содержит еще и ионы водорода в низкой концентрации, а это может быть объяснено только при помощи электрохимической реакции с электронами, проведенными извне, сказал Нильсен.
Он назвал полученные сведения «изумительными» и сказал, что они «могут иметь отношение к передаче энергии и потоку электронов в самых разных экосистемах».
Со временем они могут даже найти свое применение в системах биологической очистки, в которых используются бактерии, а также в процессах депонирования углерода и выработки энергии. На вопрос о том, видел ли он фильм Аватар, в сюжетной линии которого упоминались леса, соединенные электрохимической сетью, Нильсен сказал: «Один из моих коллег посмотрел его и немедленно послал мне сообщение: "Ты открыл секрет "Аватара"! Иди посмотри!" Сходство действительно поразительное».
Он продолжил: «Я не думаю, что в сетях, которые мы видим здесь, есть какой-то "дух". Это может быть только вопросом энергии. Но связи есть».
Источник wired.com