Роль бактерий в образовании доломита
14 ноября 2012 г.
Доломитовые Альпы - подлинный рай для любителей активного отдыха, будь то горнолыжный спорт или скалолазание. Этот чрезвычайно живописный горный массив на северо-востоке Италии, включенный в список объектов Всемирного природного наследия ЮНЕСКО, привлекает массы туристов со всего мира. Но не только их. Ничуть не меньший интерес Доломитовые Альпы представляют для ученых.
Доломитовая проблема
Потому что геологам до сих пор непонятно, как, собственно, возник доломит - минерал, образовавший весь этот горный массив и давший ему название. Штефан Краузе (Stefan Krause), научный сотрудник центра GEOMAR при Институте морских исследований Кильского университета, специалист в области биогеохимии моря, говорит: "С тех самых пор, как доломит был открыт в конце 18-го века, существует и так называемая доломитовая проблема. Если посмотреть на историю Земли за последние 600 миллионов лет, то можно легко обнаружить периоды, когда доломит формировался чрезвычайно интенсивно. А сегодня никаких процессов, способных привести к образованию доломита, не наблюдается".
Братья, но не близнецы
Между тем, доломит распространен в мире весьма широко: его месторождения имеются не только в Италии, но и в России (на Урале, на Кавказе, в Поволжье), Великобритании, Германии, Бельгии, Румынии, Чехии, Словакии, Испании, а также США, Канаде, Японии, Индии, Бразилии. По химическому составу доломит представляет собой двойную углекислую соль кальция и магния, то есть является близким родственником обычного известняка, который состоит преимущественно из кальцита - углекислого кальция. И известняк, и доломит относятся к осадочным породам. Происхождение первого исследовано достаточно детально: он образуется в морских бассейнах при участии живых организмов. А вот происхождение второго до сих пор оставалось загадкой.
Изучая биопленки...
Ясно одно: доломит не может образовываться по той же схеме, что и известняк, уже хотя бы потому, что для этого необходимы температуры выше 100 градусов Цельсия. Теперь же кильские ученые, похоже, приблизились к решению этой загадки.
Произошло это почти случайно, говорит Штефан Краузе: "Объектом нашего исследования был вовсе не доломит. Главный интерес для нас представляли особые бактерии, образующие так называемые биопленки. Речь идет о бактериях, обитающих колонией на твердом субстрате и выделяющих особое внеклеточное вещество. Это вещество, обволакивающее всю колонию и защищающее ее от негативных внешних воздействий, представляет собой слизь, состоящую из полисахаридов, аминокислот и белков".
Штефан Краузе изучал в лаборатории биопленки сульфатредукторов - бактерий, восстанавливающих сульфат до сероводорода в анаэробных условиях. Кислород для таких бактерий - яд, поэтому в природе они обитают в подземных водах или в сероводородном иле, где происходит анаэробный распад органики. Конкретно, кильские ученые работали с культурами вида Desulfobulbus mediterraneus - бактериями, которые были обнаружены в осадочных отложениях на глубине в 1000 метров ниже уровня дна Средиземного моря. Так вот, в биопленке, образуемой этим видом бактерий, исследователи обнаружили мельчайшие кристаллы доломита: каким-то непонятным пока образом микроорганизмы умудряются производить эти микрокристаллы, причем, естественно, при температурах существенно ниже 100 градусов Цельсия.
Пока - лишь гипотеза
Похоже, сульфатредукторы внесли весьма весомый вклад в образование того минерала, из которого сформированы Доломитовые Альпы, говорит Штефан Краузе: "За последние 600 миллионов лет было, в принципе, два периода чрезвычайно интенсивного образования доломита. И эти периоды очень хорошо коррелируют с периодами экстремально низкого содержания кислорода в океане".
Возможно, именно в эти периоды сульфат-восстанавливающие бактерии выходили из своего "глубокого подполья" и заселяли обширные территории морского дна в регионах, бедных кислородом, а значит, благоприятных для их жизнедеятельности. При этом они формировали биопленки, содержащие микрокристаллы доломита. Правда, сам механизм образования доломита в биопленках по-прежнему неясен, так что речь идет пока лишь о гипотезе, еще нуждающейся в научном подтверждении. Или опровержении.