Морские бактерии – альтернативное средство выработки электроэнергии

Ученые доказали, что бактерии, обитающие в слое отложений на дне морей и океанов, образуют "суперорганизм"

Благодаря этому они оказываются способны передавать друг другу энергию питательных веществ на больше расстояния.

Исследователи полагают, что это открытие может быть использовано для выработки электроэнергии, сообщается в статье исследователей, опубликованной в журнале Nature.

Группа ученых под руководством Ларса Питера Нильсена (Lars Peter Nielsen) из Орхусского университета в Дании впервые сумела показать, что бактерии на дне морей и океанов способны передавать друг другу электроэнергию на большие расстояния, за счет чего одни из них, находящиеся в условиях отсутствия кислорода на большой глубине в грунте, поглощают сероводород, тогда как другие, находящиеся на поверхности дна, получают избыточную энергию этого процесса в виде электричества, и отдают ее растворенным в воде молекулам кислорода, завершая тем самым питательный цикл.

Такой процесс выработки энергии бактериями называется окислительно-восстановительной реакцией. В ходе него поглощается сероводород H2S, который с помощью растворенного в воде кислорода О2 окисляется бактериями до воды Н2О и свободной серы S. Энергия этого процесса используется микроорганизмами для переработки питательных веществ.

На морском дне сероводород и кислород распределены неравномерно: сероводород содержится в большом количестве в глубине донных отложений, тогда как кислород присутствует только в находящемся над слоем отложений столбе воды.

Нильсен показал, что это не мешает микроорганизмам на дне моря успешно поглощать сероводород и получать энергию, участвуя в процессе так называемого "электросимбиоза". Сам процесс заключается в том, что находящиеся в глубине грунта бактерии выполняют половину процесса по переработке сероводорода в энергию: эффективно расщепляют сероводород с выделением свободных электронов. Эти свободные электроны затем каким-то образом передаются по цепочке от бактерии к бактерии на поверхность, где с помощью бактерий, с сероводородом даже не контактировавших, оказываются связаны свободным кислородом.

Необходимую энергию для жизни таким образом получают все микроорганизмы, даже те, которые не имеют непосредственного доступа к сероводороду или кислороду.

В своем эксперименте Нильсен и его команда использовали слой донных отложений, поднятый на поверхность со дна бухты города Орхус. Ученые показал, что уменьшение содержания кислорода в воде над слоем донного грунта, как и следовало ожидать, приводило к заметному снижению темпов поглощения бактериями сероводорода.

Удивление исследователей вызвал тот факт, что повторное насыщение воды кислородом приводило к гораздо более быстрому началу повторного поглощения сероводорода бактериями, чем следовало ожидать: организмы начинали употреблять сероводород, не дожидаясь того момента, когда он просочится сквозь поры в нижние слои грунта в ходе медленного процесса диффузии.

Это, по мнению ученых, и указывает на тот факт, что бактерии "распределяют обязанности" по поглощению сероводорода, его разложению, передаче электроэнергии на большое расстояние (несколько сантиметров донного грунта, что примерно в 20 тысяч раз превышает размеры самих бактерий) и взаимодействию с кислородом.

Авторы статьи полагают, что наблюдаемая передача энергии между бактериями происходит с использованием ими специальных нанометровых "проводов" - белковых выростов на поверхности их оболочек, способных передавать электричество. Впрочем, доказать наличие таких "проводов" и есть задача последующих исследовательских работ.
Нильсен полагает, что обнаруженный процесс выработки бактериями электрического тока в грунте донных отложений можно использовать для питания морских буев или для переработки вредных морских выбросов, например, нефтепродуктов.

"Нам нужно еще очень многое понять в этом процессе. Нам необходимо узнать, как построена эта система взаимодействия бактерий на расстоянии", - подытожил Нильсен, слова которого приводит интернет-издание Nature News."