Гидраты метана представляют собой твёрдое соединение газа с водой. Они образуются при низкой температуре и большом давлении. Именно такие условия существуют на дне океанов и морей. Известно, что морские газовые гидраты могут образовываться либо естественным путём, то есть без участия живых организмов, либо с помощью микробных сообществ, с которыми они соседствуют на глубине. Однако вопрос о том, что же служит главным источником формирования этих структур, до сих пор не имеет точного ответа. Между тем это очень интересно как для фундаментальной науки, поскольку позволяет глубже понять происходящие на дне морей и океанов микробиологические процессы и, возможно, открыть новые виды микроорганизмов, так и для практики, потому как гидраты считаются перспективным топливным ресурсом.
 
Чтобы понять, как образуются гидраты метана, коллектив российских учёных из Центра «Биоинженерия» РАН и Лимнологического института Сибирского отделения РАН изучил сообщества микроорганизмов из содержащих гидраты отложений на дне озера Байкал, используя пиросеквенирование (современный метод чтения геномов) 16S генов рибосомальной РНК. Результаты исследования авторы опубликовали в FEMS Microbiology Ecology.

«Газовые гидраты Байкала уникальны в первую очередь тем, что они образовались в пресной воде, где микробиологические процессы проще, чем в морях, – поясняет один из участников исследования, заместитель директора Центра “Биоинженерия” РАН Николай Равин. – Это единственный в мире пресный водоём, в котором были обнаружены гидраты. Соответственно, Байкал можно рассматривать как хорошую модельную, относительно простую систему для изучения процессов образования гидратов метана».

Учёные изучали сообщества архей и бактерий, ассоциированные с гидрат-содержащими донными осадками озера. Для этого они отбирали образцы донных осадков с верхнего уровня (до 1 см) и с большей глубины, где непосредственно и находятся гидраты (до 95 см). Из полученных образцов выделяли ДНК микроорганизмов и с помощью секвенирования ДНК устанавливали их видовую принадлежность.

В ходе исследования были обнаружены группы микроорганизмов, которые кроме как в Байкале нигде не встречаются. Были найдены и новые представители известных групп, например в больших количествах найдены «метаногенные археи», о которых известно, что они участвуют в процессах метаногенеза – образовании метана в бескислородных условиях. Собственно, обнаружение этих микробов говорит о том, что, по-видимому, гидраты метана в озере Байкал имеют биологическое происхождение.

«Интересно, что в морских осадках и гидратах такие микроорганизмы встречаются редко, поэтому вопрос о происхождении морских гидратов до сих пор остаётся открытым, – замечает Николай Равин. – А для Байкала всё же удалось получить достаточно убедительные данные, которые говорят о том, что газовые гидраты образуются в результате деятельности микроорганизмов».

Результаты исследования позволяют более полно представить экологическую картину озера Байкал и в связи с этим поставить новые задачи перед учёными. Так, известно, что кроме газовых гидратов на дне озера есть «выходы нефти» – битумные столбы, через которые ежегодно в озеро выделяется несколько тонн чёрного золота. Но, несмотря на это, вода Байкала остаётся чистой, не загрязнённой нефтью и нефтепродуктами. По мнению учёных, это можно объяснить как раз биологическим разрушением углеводородов. Основываясь на результатах настоящего исследования, можно будет предложить модели, описывающие, каким образом происходит биодеградация нефти в кислородных и бескислородных условиях. Это будет следующей задачей для коллектива учёных.

Источник информации:

V. V. Kadnikov, A. V. Mardanov, A. V. Beletsky, O. V. Shubenkova, T.V. Pogodaeva, T. I. Zemskaya, N. V. Ravin & K. G. Skryabin. Microbial community structure in methane hydrate-bearing sediments of freshwater Lake Baikal. FEMS Microbiol Ecol 79 (2012) 348–358.

На фото: Схема микробиологических процессов, приводящих к образованию гидратов метана в Байкале

На фото анонса: Спуск глубоководного аппарата «Мир», с использованием которого проводились исследования дна Байкала

Источник: http://www.strf.ru