Одним из самых важных газов, которые оказывают влияние на климат нашей планеты, является метан. В естественной среде он образуется тремя основными способами – в результате извержения вулканов, взаимодействия воды и каменной породы в подземных источниках, а также жизнедеятельности отдельных микробов.
Группу ученых под руководством Джеффри Дж. Марлоу заинтересовал именно последний источник метана. Они заметили, что микробы на дне Мирового океана генерируют сотни гигатонн этого газа, который рано или поздно поднимается на поверхность. Если бы он имел возможность попасть в атмосферу в полном объеме, парниковый эффект давно был бы обеспечен. Однако этого не происходит, так как большая часть газа так и не поднимается над поверхностью воды, теряясь где-то в глубине.
Ученых заинтересовало, куда девается остальной метан. И они провели исследование, чтобы выяснить это.
Выяснилось, что если существуют микробы, которые выделяют газ, то есть и микроорганизмы, которые поглощают и окисляют его, фактически защищая планету от парникового эффекта и роста температур до экстремальных значений. Пропуская метан через себя, они превращают его в бикарбонат, который потом становится осадочной карбонатной породой в морской воде. И помогают им в этом так называемые дымоходные рифы.
Впервые эти структуры были обнаружены одним из авторов исследования Питером Гиргисом еще в 2015 году. Он обратил внимание на то, что микробы, которые живут в дымоходных рифах, весьма стремительно поглощают газ, рвущийся в атмосферу. Они делают это в 50 раз быстрее, чем обычные микроорганизмы, питающиеся метаном.
В непосредственной близости от донных источников метана карбонатные породы, присутствующие в разных местах океана, образуют своеобразные дымоходы, имеющие пористую конструкцию. Колонии микробов, которые живут в них представляют собой что-то вроде фильтрующего элемента. Они моментально поедают огромные объемы метана, который, как мы специалисты выяснили ранее, превращается в бикарбонаты и становится строительным материалом для новых карбонатных дымоходов.
Ученые задались целью выяснить, почему скорость поглощения газа микробами в карбонатных трубах намного выше, чем другими микроорганизмами. И они сумели сделать это.
В результате исследований выяснился и тот факт, что все дело в электронах. Внутри дымоходных кораллов вокруг отдельных видов микробов был обнаружен слой электропроводного пирита. Он создает своеобразный канал для перемещения электронов, которые в движении воздействуют на микроорганизмы, ускоряя обмен веществ и вынуждая постоянно повышать скорость поглощения газа.
Чтобы подтвердить свою гипотезу, ученые создали специальный реактор, генерирующий высокое давление, и воспроизвели те условия, в которых растут дымоходные рифы. В реакторе они разместили карбонаты с микробами, а также обеспечили подачу метана. В него добавили изотопы для контроля поглощения газа и отслеживания всего процесса его окисления.
Этот эксперимент позволил увидеть, что микробы, поглощающие метан, появлялись именно в тех рифах, которые находились рядом с местами подачи этого газа.
Ученые продолжают исследования. Они пытаются не только установить, каким образом микробы поддерживают столь высокий уровень обмена веществ, но и понять, как можно использовать свое открытие на благо человечества. К примеру, поглощающие газ микроорганизмы вполне могут использоваться для ликвидации аварий с утечкой метана и для других целей.
Ранее ученым (уже из другой исследовательской группы) удалось выяснить, что в атмосфере Юпитера могут обитать некоторые микробы.