Когда Джаред Лидбеттер, профессор микробиологии окружающей среды из Калифорнийского технологического института, вернулся после нескольких месяцев рабочей командировки к себе в лабораторию, он обнаружил нечто необычное.
Небольшое количество карбоната марганца (MnCO3), которое он оставил в стеклянной раковине, поменяло кремовый цвет на черный. Что-то забрало у молекул часть электронов, догадался ученый.
«Я подумал, что случилось?», — вспоминал профессор. Черная субстанция оказалась зернами оксида марганца, который образуется, когда ионы марганца теряют электроны, то есть происходит реакция окисления. Однако что-то должно было стать причиной такой реакции, рассудил исследователь.
«Я стал задумываться, не виноваты ли в этом микробы, которых давно ищут, и поэтому мы начали систематически проводить эксперименты, чтобы это выяснить», — пояснил ученый.
Это были бактерии Nitrospirae, имеющие крестообразную форму, и betaproteobacterium, имеющие форму палочек. Ученым известно, что подобные бактерии присутствую в грунтовых водах. «Мы изолировали betaproteobacterium из разрушенных оксидов, как отдельные колонии... Однако этот вид не окисляет карбонат марганца (MnCO3) в одиночку. Или его окисляет Nitropirae, или они работают вместе», — сообщили ученые в исследовании, опубликованном в журнале Nature.
Чтобы выяснить, как происходит этот процесс, ученые заменили в карбонате марганца (MnCO3) атомы углерода на их изотоп (13С) и оказалось, что бактерии используют эти изотопы для строительства своих клеток. Это наблюдение подтвердило гипотезу об автотрофности бактерий – их способности производить собственную пищу при помощи источника энергии.
Бактерии оказались способны, используя электроны марганца, превращать CO2 в углерод для строительства клетки, подобно тому, как растения используют солнечный свет, превращая углекислый газ и воду в сахара и кислород при помощи фотосинтеза.
Описанный процесс носит название хемосинтеза, при участии марганца он наблюдается у бактерий впервые.
«Это первый случай обнаружения бактерий, которые используют марганец в качестве источника топлива», — пояснил Лидбеттер, добавив, что их существование было предсказано более века назад.
В 2018 году ученые создали фермент, способный уничтожать пластик, а особенно хорошо он справляется с пластиковыми бутылками. Это достижение позволит справиться с огромным количеством пластика, загрязняющего планету.
В 2016 году на свалке в Японии были обнаружены бактерии, способные поглощать пластик. На процесс, обычно занимающий столетия, у них уходили считанные дни. Позднее ученым удалось определить структуру фермента, который они для этого используют, и синтезировать его. Когда команда протестировала фермент, оказалось, что он стал справляться с полиэтилентерефталатом (ПЭТ), из которого делают бутылки для напитков, еще лучше оригинала.
«Оказалось, что мы улучшили фермент. Мы были немного шокированы, — говорит профессор Джон Макгихан из Портсмутского университета в Великобритании. — Это настоящее открытие».
Конкуренцию бактериям могут создать личинки восковой моли — как недавно было установлено, они способны поглощать пластик с впечатляющей скоростью. Открытие было сделано случайно — одна из исследовательниц, Федерика Берточини, любитель-пчеловод, занималась удалением паразитов из сот своих ульев. Берточини временно положила извлеченных гусениц в обычный пакет для мусора и через какое-то время обнаружила, что личинок нет.
Берточини, научный сотрудник Испанского института биомедицины и биотехнологий, заинтересовалась феноменом и провела вместе с биохимиками из Кембриджа научный эксперимент. Были взяты около сотни личинок, которые поместили в обыкновенный пластиковый пакет, купленный в британском магазине, и стали ждать появления дырок. Как выяснилось, сотня гусениц способна расправиться с 92 мг полиэтилена за 12 часов.
