Бактерии: невидимые помощники

К бактериям у человека, как правило, заведомо плохое отношение, основанное на знакомстве с болезнетворными микроорганизмами. Но в большинстве своём жители микромира приносят огромную пользу и могут использоваться в разных отраслях человеческой деятельности, в том числе и в экологии.

Бактерии удивительные создания, отдельные виды которых приспособились выживать в таких условиях, в которых другой организм погиб бы. Одни их виды выживают при 4000С, другие живут во льдах, некоторые способны выживать в сильно кислой среде, другие могут существовать без воздуха и т.д. О мире бактерий и о его возможностях известно очень мало. Достаточно лишь сказать, что к настоящему времени было исследовано и исследуется около 0,1% бактерий из 3 миллионов видов. Это то же самое, если бы мы пытались исследовать подводный мир в районе Марианской впадины и нырнули туда только на 10 м. С каждым годом обнаруживаются всё новые и новые бактерии, обладающие удивительно новыми свойствами.

Интересным является такое свойство бактерий, как селективность в питании. Бактерии чаще всего в плане питания являются не всеядными существами, а существуют за счёт какого-то одного субстрата. Образно говоря, бактерия, существующая за счёт какой-нибудь лактозы, может погибнуть от голода, если её посадить на фруктозу. Именно это свойство часто оказывается очень полезным в связи с необходимостью, например, утилизировать только одно вещество из смеси. При исследовании оказалось, что бактерия не такой уж простой организм. Она обладает хорошей чувствительностью, может обходить препятствия, даже восстанавливать ДНК. Вторая великолепная возможность бактерий – это их способность адаптироваться к новым факторам. Ну и, несмотря на то, что бактерия является организмом, этот организм всё же одноклеточный, и с помощью современных достижений генной инженерии его можно модифицировать, прививая ему нужные свойства, которые затем будут использованы для решения определённых задач. Уже не секрет, что бактерии могут приносить огромную пользу человеку. Синтез лекарств, белков, выщелачивание руд, не говоря уже о некоторых продуктах питания. Современная наука в состоянии произвести бактерию, которой по зубам будет создать или разрушить практически любое вещество, и мы уже являемся очевидцами этой ступени развития общества. Будущее, несомненно, принесёт более обильные плоды в этой области. Немалые надежды возлагают экологи на бактерии в связи с возможностью их использования для переработки отходов.

Наиболее распространённое явление – это использование сообществ микроорганизмов для разложения органических отходов. Сегодня уже известен и широко применяется опыт по использованию бактерий для очистки коммунальных сточных вод. Для этого канализационные стоки прокачиваются через огромные резервуары, в которых в плавающем состоянии находятся микроорганизмы. Пока сточная вода протекает через резервуар, микроорганизмы поедают значительную долю органических веществ, превращая их в полезную для себя энергию и выделяя углекислый газ. В безвоздушной среде бактерии могут разлагать органическое вещество с выделением метана. Это свойство было использовано для строительства целых теплоцентралей, воздвигаемых на бывших свалках, метановой энергии которой вполне хватает небольшому городку. В поисках полезных бактерий исследуются самые необычные субстраты. Например, в помёте коалы обнаружили бактерии, которые способны утилизировать органические отходы, и при чём степень переработки через какое-то количество недель достигает 97%.

Огромную важность имеют исследования по поиску и разработке микроорганизмов, способных разлагать нефть, потому что любой нефтяной разлив – это своеобразное экологическое бедствие в любом масштабе. Хотя исследования по разработке микробов, способных создавать нефть из органических отходов, а такие разработки уже встречаются, также имеют не меньшую важность. Оригинальный метод борьбы с нефтяными разливами на воде разработали японские специалисты. Бактерии, питающиеся нефтью, “селятся” на пористый субстрат, например, пенопластовый кубик. Кубики бросаются в нефтяное пятно. Волны время от времени переворачивают кубик и макают в нефтяной разлив то одну, то другую его грань, наматывая нефтяную плёнку на пенопласт, как на мотовило. Остаётся только ждать. Время и аппетит бактерий ликвидируют нефтяное пятно, а сами бактерии погибнут, когда питаться будет нечем.

Но всё же наиболее наукоёмкими являются разработки микроорганизмов для утилизации индивидуальных токсичных веществ. Иногда бактерия сама полностью поедет токсичное вещество, а иногда достаточно какой-нибудь специализированной бактерии оторвать от молекулы токсиканта какой-то один атом, используя выделившуюся энергию для своих нужд, и его молекула становится подвержена воздействию других бактерий. В Уфе учёные, исследуя новый штамм глюконобактерий, выращенный на отходах нефтехимического производства, обнаружили его способность разлагать 2,4,5 – трихлорфеноксиуксусную кислоту, один из ранее применявшихся гербицидов. В университетском колледже Дублина учёные, исследуя морские отложения, обнаружили бактерию, питающуюся стиролом, превращая его в продукт, разлагающийся в природе. Бактерию Pseudomonas stutzeri используют для реставрации фресок, поскольку она питается тетрахлорэтиленом, который делает изображение более тусклым. Pseudomonas putida F1 может использовать для питания бензол, фенол, толуол. Микроводоросли Clorella vulgaris Coenochloris pyrenoidosa охотно “поедают” нитрофенол, хлорфенол и некоторые другие ароматические соединения. Известны бактерии, питающиеся цианидами. И даже на такие ядовитые вещества, как диоксины, нашлась бактерия-потребитель. Отрывая от диоксина атомы хлора, бактерия может обезвредить его, но может создать и более токсичный гомолог, поскольку наиболее токсичны диоксины, имеющие четыре и пять атомов хлора при максимальном количестве восемь.

Польза от применения невидимых помощников очевидна, хотя при неудачном стечении обстоятельств какая-нибудь разработка гениев генной инженерии может принести огромный вред. Японские специалисты вывели штамм микроорганизмов, разлагающий строительный мусор, т.е. бактерии питались силикатами. А что будет если этот штамм как-нибудь случайно попадёт на кирпичную стену или фундамент дома. В Санкт-Петербурге уже высказывают опасения по поводу возможного разрушения зданий по причине биодеградации. Бактерии, “грызущие” кирпич и бетон, досрочно выводят из строя железобетонные конструкции, разрушают стены и фундаменты. Несомненно, выход будет найден, скорее всего, разработают какого-нибудь бактериофага, убивающего таких разрушителей. Но хотелось бы, чтобы таких проблем и ошибок было поменьше, а новые разработки микробиологии, генной инженерии и других смежных и без сомнения перспективных наук приносили бы только пользу человечеству.

От редакции «Экологии Севера». Виталий Липик, журналист-эколог, кандидат технических наук из Минска, чьими материалами в минувшем году зачитывались читатели  рубрики «Экология»  интернет-издания «ПРАВДА.Ру», сейчас находится во Франции, работает в университете Монпелье – он выиграл соответствующий грант и на несколько месяцев переехал сюда из Беларуси. Во Франции Виталий Тадеушевич, как и в родном Минске, занимается прикладными экологическими исследованиями.