Популярно о микробиологии

И все же, несмотря на огромное количество металлов, растворенных в воде морей и океанов, в ней их концентрация значительно меньше, чем в самых бедных рудах. Экономически более оправданно было бы использовать именно их, но как перевести металлы в растворимое состояние? И здесь на помощь приходят микроорганизмы.

Среди них есть группа литотрофных бактерий, которые получают энергию для своей жизнедеятельности, окисляя различные неорганические соединения. Они в буквальном смысле «питаются камнем» (литос — камень, трофос — питание); точнее говоря, литотрофные бактерии способны использовать самые разнообразные минералы для своей жизнедеятельности. Именно на использовании этих микроорганизмов основан биотехнологический метод получения металлов из руд.

Он основан на том, что бактерии окисляют сульфидные минералы и переводят содержащиеся в них металлы в растворимую форму. (Мы уже описывали в главе 1 «Как украли железную дорогу» участие микроорганизмов в окислительно-восстановительных превращениях железа.)

При окислении сульфидных минералов большинство элементов из нерастворимой сульфидной формы переходят в растворимую сульфатную. В этом, собственно говоря, и состоит выщелачивание металлов из руд. Его скорость зависит от многих факторов, но именно бактерии, адсорбируясь на поверхности окисляемого субстрата, ускоряют этот процесс в сотни и тысячи раз. Дальнейшее извлечение металлов из растворов также может быть проведено, как уже указывалось выше, с помощью адсорбции микроорганизмами.

Перспективность биотехнологических методов получения металлов очевидна. Полупромышленные и промышленные способы уже внедрены во многих странах. В США в настоящее время примерно 10–15 % меди получают биотехнологическими методами; важное место они занимают и при добыче урана. Бактериально-химическое выщелачивание золота и серебра из кристаллов пирита и арсенопирита позволяет получать на 45 % больше золота и на 128 % — серебра по сравнению с обычными методами извлечения.

К сожалению, в состав некоторых минералов входят элементы, даже незначительные количества которых обладают бактерицидным действием. Это сужает возможность использования микроорганизмов.

Но микробиологи в содружестве с генными инженерами нашли пути решения этой проблемы. Можно выделить и ввести в нужные нам хемолитотрофные микроорганизмы ген, ответственный за биосинтез факторов устойчивости, скажем, к мышьяку. Это позволяет создавать микроорганизмы, невосприимчивые к высоким концентрациям ядовитых веществ или элементов, присутствующих в минералах, и дает возможность использовать полиметаллические руды, содержащие в том числе и биоцидные компоненты.

Поиски новых технологических подходов в геологии вызваны истощением богатых месторождений и необходимостью разработки более бедных залежей полезных ископаемых, которые еще недавно считались неперспективными.

Существенными преимуществами использования микробиологических методов в геологии являются комплексность извлечения металлов, низкая энергоемкость описанных процессов и их экологическая чистота.

Глава 25 Микробиология и космос

Человечество не останется на Земле, но в погоне за светом и пространством… завоюет все околосолнечное пространство.

К. Э. Циолковский

Исследование и освоение космического пространства связано с развитием новых научных направлений, к числу которых относится и космическая микробиология.

Изучение жизнедеятельности микроорганизмов после пребывания в космосе, возможность заноса земных бактерий на другие планеты, проникновение инопланетных микробов на Землю, методы обнаружения инопланетной жизни и, наконец, создание замкнутых экологических систем с помощью микроорганизмов — вот далеко не полный перечень задач, стоящих перед космической микробиологией.

Сейчас, когда уже никого не удивишь длительным пребыванием в космосе, стоит напомнить, что микроорганизмы стали самыми первыми биологическими объектами, на которых было проверено физиологическое действие экстремальных факторов, таких как невесомость и космическое излучение.

На первых искусственных спутниках находилась культура микроорганизмов, очень чувствительных к действию радиации. Ее использовали в качестве биологического дозиметра для измерения генетической эффективности космической радиации. Сравнивая клетки, побывавшие в космосе, с контрольными, которые оставались во время опыта на Земле, удалось установить границы поясов повышенной радиации и выбрать такие орбиты для космических кораблей с человеком на борту, на которых уровень радиации минимальный.