Сотрудники Федерального исследовательского центра «Фундаментальные основы биотехнологии» и Томского государственного университета установили, что близкие к поверхности слои залежей древесного угля и битуминозного вещества в одном из открытых карьеров на Алтае населяют несколько видов бактерий, устойчивых к высокой температуре. Они получают энергию из углекислого газа и водорода, образующихся при спонтанных взрывах бурого угля. Научная статья опубликована в журнале Scientific Reports.
Исследователи провели анализ фрагментов верхних 10 см почвы и битуминозного вещества, взятого в пяти разных точках одного из открытых карьеров для добычи бурого угля на Алтае 9 августа 2015 года. Все точки находились близко к фумаролам — горячим источникам водяного пара и сернистого газа. Биологи изучили минеральный состав полученных образцов, а также проверили содержание одного из типов РНК в них. Ученых интересовала в первую очередь небольшая рибосомальная РНК, которая при кручении в специальной центрифуге оседает на дно пробирок со скоростью 16 единиц Сведберга — 16S рРНК. По составу этой рРНК можно отличить один вид бактерий от другого.
В той смеси 16S рРНК, которую получили из почвы и битуминозного вещества карьера, обнаружились следы нескольких видов бактерий. Больше всего по количеству среди них было рРНК микроорганизмов трех видов: Candidatus Carbobacillus altaicus AL32, Brockia lithotrophica AL31 и Hydrogenibacillus schlegelii AL33. Все они относятся к типу фирмикуты (Firmicutes). В него же входят многие обитатели кишечника человека, а также патогенные бактерии, такие как золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus), возбудитель столбняка (Clostridium tetani), сибирской язвы (Bacillus anthracis) и многие другие.
Все три обнаруженных вида способны получать энергию, окисляя молекулярный водород H2. Источник этого газа в карьерах — спонтанные подземные взрывы угля, когда углерод, из которого он состоит, бурно реагирует с водяным паром. B. lithotrophica AL31 и H. schlegelii AL33 — хемоавтотрофы. Они могут подобно растениям превращать углекислый газ, который тоже образуется при реакциях бурого угля, в органические соединения, только им для этого не нужен солнечный свет. Ca. Carbobacillus altaicus AL32 относится к гетеротрофам, то есть получает органические вещества в готовом виде и сам не в состоянии их производить. Ca. Carbobacillus altaicus AL32 и H. schlegelii AL33 нуждаются в кислороде для своей жизнедеятельности, а B. lithotrophica AL31 обходится без этого газа.
Главная общая черта живущих в верхних слоях почвы открытых буроугольных карьеров бактерий — устойчивость к очень высоким температурам, таким, при которых подавляющее большинство организмов буквально свариваются заживо. Ранее было известно, что они населяют геотермальные источники. Авторы работы предполагают, что эти бактерии оказались вблизи фумаролов среди угля и битума благодаря своим крайне устойчивым к внешним воздействиям спорам, способным распространяться на большие расстояния. Скорее всего, экосистема микроорганизмов, живущих за счет продуктов взрывов угля, еще весьма молода, и вероятно, что в будущем к трем преобладающим в ней фирмикутам добавятся и другие виды бактерий.