Удачная находка у Галапагосов
Международная команда океанологов в ходе экспедиции у побережья Южной Америки обнаружила, что газы этан и пропан широко распространены и производятся микроорганизмами в глубоко погребённых осадках.
Профессор Кай-Уве Хинрихс (Исследовательский центр окраин океана, Бременский университет) и его коллеги, включая соавтора Джона Хейса (Океанографический институт Вудс-Хоул), сообщают о новых данных по производству энергоёмких газов в статье в онлайн-выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences of the U.S.A. (PNAS). Полученные данные свидетельствуют о том, что микробы в глубоко погребённой, обширной экосистеме под морским дном осуществляют ранее не признанные процессы, крайне важные для понимания глобальных циклов элементов и метаболических возможностей микробной биосферы Земли.
«В некотором смысле находка была случайной», — заявляет Хинрихс. На борту бурового судна JOIDES Resolution геохимик проанализировал газы в осадках, погребённых на глубину до 400 метров в экваториальной части Тихого океана у берегов Перу. «Мы были завалены образцами: в почти тысяче проб возрастом до 40 миллионов лет мы анализировали газовый состав». Несмотря на рабочие смены до 14 часов, накопилась очередь необработанных проб, что оказалось удачей. «Когда мы позже изучили образцы, то заметили, что концентрации этана и пропана подозрительно высоки», — добавляет Хинрихс. Вскоре учёные поняли, что эти газы не являются артефактами или загрязнениями, а медленно высвобождались из осадка.
Исследователи начали искать объяснение присутствию этих газов. Обычно этан и пропан известны как типичные продукты образования ископаемого топлива при повышенных температурах и давлении, без прямого участия микробов. В статье PNAS команда утверждает, что микробы сыграли ключевую роль в образовании этих углеводородов.
«Осадки содержат органический материал (ископаемые остатки океанических растений и животных). Этот материал, ключевой компонент углеродного цикла, является основной пищей для глубокой биосферы. При его разложении микробами образуется ацетат — ионная форма уксусной кислоты. Мы полагаем, что бактерии используют водород для превращения ацетата в этан. Добавление неорганического углерода и водорода открывает путь к образованию пропана», — объясняет Хинрихс.
В поддержку своей гипотезы о биологическом происхождении газов исследователи указывают на несколько ключевых моментов. «Во-первых, места отбора проб удалены от месторождений нефти и природного газа, поэтому этот источник можно исключить», — говорит Хинрихс. «Более того, содержание стабильных изотопов углерода заметно отличается от такового в газах, образовавшихся при высокой температуре», — добавляет соавтор Джон Хейс. Соавтор Вольфганг Бах отмечает, что учёные также смогли показать, что в условиях, преобладающих на глубине, эти процессы могут давать ровно столько энергии, сколько необходимо для роста бактериальных сообществ.
Статья ставит несколько новых вопросов для будущих исследований. В рамках текущего PhD-проекта в Группе органической геохимии Исследовательского центра окраин океана проводятся эксперименты по определению мест в осадках, где скрыты газы. «Межслоевые пространства глинистых минералов — лучшие кандидаты на данный момент», — говорит Хинрихс. Другие эксперименты разрабатываются, чтобы выяснить больше о том, как образуются газы. «Одна из важных целей сейчас — изучить эти процессы в контролируемых лабораторных условиях, чтобы подтвердить или уточнить предложенный механизм», — добавляет он.