Исследователи из Федерального исследовательского центра «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН (Москва) обнаружили в Талнахском месторождении медно-никелевых руд, расположенном в Красноярском крае, новый вид бактерий. Описанный микроорганизм живет в экстремальных условиях и окисляет серу, участвуя тем самым в биовыщелачивании — природном процессе извлечения ценных металлов (меди, никеля, кобальта и золота) из содержащих серу руд.
Новый вид может использоваться в составе микробных сообществ для экологичной переработки сырья при добыче полезных ископаемых. Результаты комплексного исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Systematic and Applied Microbiology.
В месторождениях медных, никелевых, железных и других руд живут бактерии, которые помогают получать в чистом виде ценные металлы, исходно связанные с серой. Этот природный процесс растворения минералов, называемый биовыщелачиванием, происходит благодаря тому, что микроорганизмы окисляют серу и тем самым «убирают» её из соединений с металлами. Биовыщелачивание также можно стимулировать искусственно, внеся в руду соответствующие бактерии. Из полученных таким способом растворов ценные металлы уже могут быть выделены в чистом виде для производства медных проводов, латунных и бронзовых изделий, аккумуляторов и нержавеющей стали.
Географическое распределение 19 метагеномов с определяемыми координатами, содержащих Acidithiobacillus sibiricus. Местоположение типового штамма A1 обозначено зеленым маркером в форме звезды
Один из наиболее распространённых родов окисляющих серу бактерий — ацидитиобациллюс (Acidithiobacillus). Он включает 11 видов, часть из которых уже используют в промышленности для получения металлов из руд. Однако большинство известных микроорганизмов чувствительны к экстремальной кислотности, высоким концентрациям солей и тяжёлых металлов, что ограничивает их использование в сложных условиях некоторых месторождений. Поэтому специалисты ищут новые микроорганизмы-окислители.
Авторы обнаружили новый вид бактерии из рода ацидитиобациллюс в Талнахском месторождении в Красноярском крае, вырастили найденные микроорганизмы в лаборатории и получили чистую (не загрязнённую другими бактериями) культуру. Оказалось, что бактерия способна расти при экстремальной кислотности и при температурах до 43 °C.
Электронные микрофотографии клеток Acidithiobacillus sibiricus
Исследователи проанализировали геном обнаруженного вида и нашли в нем гены, отвечающие за процессы окисления серы, а также кодирующие важные защитные механизмы — благодаря им микроорганизм может расти в агрессивных средах. Так, описанная бактерия имеет гены, которые обеспечивают ее устойчивость к тяжёлым металлам — меди, цинку, никелю и кобальту — и обезвреживают активные формы кислорода, окисляющие мембраны и белки и приводящие к гибели клеток.
«Крайне интересными оказались отдельные свойства этих бактерий: они образуют крупные скопления из клеток на поверхности частиц серы, которые в перспективе могут повышать эффективность переработки руды. В сочетании с устойчивостью к экстремальным условиям это делает микроорганизм идеальным объектом для выщелачивания металлов даже в месторождениях со сложными рудами», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Анна Панюшкина, кандидат биологических наук, сотрудник лаборатории хемолитотрофных микроорганизмов ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН.
Сравнительный анализ круговой карты хромосомы Acidithiobacillus sibiricus A1 и хромосом близкородственных видов рода Acidithiobacillus
Опираясь на эти особенности и генетические отличия бактерии от других ранее описанных микроорганизмов, авторы выделили её в отдельный вид, названный по региону, где она была найдена, — ацидитиобациллюс сибирикус (Acidithiobacillus sibiricus).
«В дальнейшем мы планируем изучить характеристики этой бактерии в отношении извлечения ценных металлов из конкретных природных минералов, найти предельные концентрации тяжёлых металлов, при которых микроорганизм может „работать“, а также исследовать механизмы его устойчивости к этим металлам. Это позволит понять, в каких процессах и для каких типов руд использование описанной бактерии наиболее перспективно», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Максим Муравьев, кандидат технических наук, сотрудник лаборатории хемолитотрофных микроорганизмов ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН.
Источник: пресс-служба РНФ.