Новая бактерия питается сульфатами и создаёт два вида магнитов
Согласно отчёту, опубликованному 23 декабря в журнале Science, недавно обнаруженная в районе Долины Смерти бактерия обладает необычными свойствами. В то время как некоторые микроорганизмы создают крошечные магниты для навигации, эта бактерия — первая, у которой обнаружена способность производить два разных типа магнитных частиц.
Отчёт «Культивируемая магнитотактическая бактерия, продуцирующая грейгит, в новой группе сульфатвосстанавливающих бактерий» описывает первый успешный опыт выращивания этой бактерии в лаборатории. Это открывает путь к пониманию её механизмов и потенциальному использованию её инструментов в производстве или очистке окружающей среды.
Исследование возглавил микробиолог из Университета Невады в Лас-Вегасе Деннис Базилински. В команду вошла учёная из Национальной лаборатории Эймса Татьяна Прозорова, которая провела исследования характеристик культивированной бактерии. Базилински, ранее работавший в Университете штата Айова, и его постдок Кристофер Лефевр обнаружили новую бактерию, названную BW-1, в бассейне Бэдвотер на окраине национального парка Долина Смерти.
Магнитотактические бактерии, которые могут быть одними из древнейших организмов на планете, производят внутриклеточные магнитные нанокристаллы. Это позволяет плавающим бактериям ориентироваться вдоль геомагнитных линий Земли. Эти бактерии служат источником вдохновения и минерализующих белков для синтеза нанокристаллов магнетита контролируемых размеров и морфологий при комнатной температуре. Выделение этого нового организма и выращивание культуры, по сути, из одной клетки, позволит провести систематические исследования во многом неизвестного процесса биоминерализации грейгита (Fe3S4) у магнитотактических бактерий.
«Обычно бактерии производят либо магнетит, либо грейгит, но не оба сразу, — сказала Прозорова, — так что эти "букашки" — нечто новое. Наша исследовательская группа в течение нескольких лет изучала множество различных бактерий с помощью (электронной) микроскопии с последующими измерениями их магнитных свойств».
«Очевидно, что определение морфологии и химического состава внутриклеточных магнитных наночастиц — ключ к пониманию их физических свойств, — добавляет она. — Несмотря на все усилия по производству таких наночастиц in vitro, бактериальные нанокристаллы по-прежнему превосходны, демонстрируя различные морфологии, включая формы стержня и зуба».
Детальное изучение её ДНК показало, что у BW-1 есть два набора генов магнитосом, в отличие от других бактерий, которые производят только один минерал и имеют только один набор таких генов. Это говорит о том, что производство магнетита и грейгита в BW-1, вероятно, контролируется отдельными наборами генов. Это может быть важно для массового производства любого из минералов для конкретных применений.
Из-за небольшой разницы в физических и магнитных свойствах грейгит может оказаться лучше оксида железа в некоторых применениях. Грейгит также является важным магнитным минералом в осадочных породах и, как полагают, играет значительную роль в круговороте железа и серы в современных и, возможно, древних средах.
Эти результаты могут дать представление о химических условиях, при которых образуется грейгит, и будут представлять большой интерес для широкого научного сообщества — от микробиологов до материаловедов и астробиологов.