Йеллоунстонский национальный парк США посещают ежегодно тысячи туристов. В этом одном из самых необычных мест планеты, представляющем собой огромный спящий вулкан, можно полюбоваться на эффектные гейзеры и необычные горячие источники.
Недавно этот необычный парк посетила группа ученых под руководством Абдельрахмана Мохамеда, аспиранта WSU. Прибыли исследователи к вулкану, однако, не для осмотра его красот, а чисто с практической целью.
Бактерии горячих источников
После утомительной десятикилометровой прогулки по сильно пересеченной местности бассейна «Гейзер-Харт-Лейк» команда исследователей нашла то, что искала — четыре абсолютно чистых горячих источника. Соблюдая осторожность, ученые опустили в воду электроды особой конструкции. Посредством этих приспособлений команда надеялась выманить из укрытий особый, не слишком хорошо изученный вид "электробактерий". Привлекшие внимание специалистов микроорганизмы примечательны тем, что могут употреблять «в пищу» электричество, а также «дышать» им.
Необычная добыча
Через месяц команда ученых вернулась к горячим источникам, чтобы осмотреть оставленные здесь приспособления для сбора. И надежды исследователей полностью оправдались — на углеродистой поверхности электродов они обнаружили целую колонию нужных им бактерий.
Проводил исследования микроорганизмов в последующим сам профессор Абдельрахман Мохамед в сотрудничестве с Полом Хоэншухом и Халуком Бейеналом. Позднее исследователи опубликовали результаты своей работы в научных изданиях, подробно описав особенности собранных ими бактериальных сообществ.
По словам ученых, такое большое сообщество микроорганизмов, способных вырабатывать электроэнергию, в горячих источниках было обнаружено впервые. Даже для таких выносливых бактерий, условиях разогретой вулканом воды можно считать экстремальными. Ее температура в щелочных источниках Йеллоунстонского парка, выбранных учеными, доходит до 74-80 °С.
Польза бактерий
Поиском и сбором необычных микроорганизмов специалисты WSU занимались не просто из академического интереса. Работа по изучению «электрических» бактерий имеет и практическое значение. Как считают ученые, микроорганизмы этой разновидности могут стать ключом к решению двух таких глобальных, давно стоящих перед человечеством проблем, как загрязнение окружающей среды и энергетический кризис.
Собранные исследователями в горячих источниках Йеллоунстонского вулкана бактерии способны, помимо всего прочего, перерабатывать разного рода токсичные отходы, разлагая их на менее вредные для окружающей среды вещества. В процессе этой своей работы микроорганизмы, собственно и вырабатывают электричество. То есть польза от таких крошечных «санитаров» и «генераторов» может быть двойной.
Каким образом происходит выработка электричества
В процессе жизнедеятельности бактерии этой разновидности передают разного рода поверхностям, в том числе и металлическим, электроны. Таким образом, создается электрический ток, использовать который, как отмечают ученые, можно даже уже сейчас для работы каких-нибудь маломощных устройств.
Изучаемые учеными бактерии, конечно же, можно отнести к очень необычному виду. Однако сам принцип использования электронов живыми организмами чем-то из ряда вон выходящим не является. Электроны — крошечные отрицательно заряженные частицы — являются необходимой составляющей сложной цепи химических реакций питания биологических тканей. Источники их получения и механизмы сброса необходимы любому организму для выживания.
Люди, к примеру, получают электроны из сахаров, содержащихся в пище. Удаление же таких частиц у человека происходит с дыханием. Обнаруженные учеными бактерии сбрасывают полученные ими электроны в твердые тела через имеющиеся у них отростки-проводки.
Конструкция устройства для сбора бактерий
Для приманивания нужных микроорганизмов ученым понадобилось особое приспособление, способное выдержать экстремальные условия горячего источника. Изобрел такое устройство сам Абдельрахман Мохамед. Приборчик из класса потенциостатов получился недорогим и бесперебойно контролировал погруженные в горячую воду электроды в течение целого месяца.
Результаты проделанной работы
Конечно же, собрать нужные им бактерии ученые могли и просто в лаборатории. Однако, как заявляют исследователи, создать подходящую для таких микроорганизмов среду искусственно на самом деле очень сложно. Преодолев несколько километров по Йеллоунстонскому парку, ученые, таким образом, разработали новую, более дешевую стратегию обогащения теплолюбивых бактерий в их естественной среде обитания.
Российский биореактор
Проведенная американскими исследователями работа может быть полезной не только для США, но и для ученого сообщества всего мира. Разработкой «микробных генераторов», которые можно было бы устанавливать, к примеру, на станциях рециклинга мусора, сегодня занимаются во многих странах мира.
К примеру, у нас в России усилиями специалистов биологического факультета МГУ и компании «М-Пауэр Ворлд» уже сейчас создан экспериментальный МТЭ, дающий реальный ток. Помимо генератора для заводов по переработке мусора, отечественные ученые разработали также и биореактор, функционирующий немного по другому принципу, основным назначением которого является не переработка отходов, а именно выработка электроэнергии.
