И почему тогда их не всегда используют во время аварий танкеров? Объясняем.

Разливы нефти опасны для всего живого: рыбы задыхаются, птицы не могут взлететь, трава чернеет и сохнет. Но природа нашла способ себе помочь: в почве, речном иле и даже арктических льдах живут бактерии, которые питаются нефтью.

Какие бактерии едят нефть

Самый известный любитель нефтяных обедов — бактерия Alcanivorax borkumensis. Ученые открыли ее в Северном море у немецкого острова Боркум, и уже одно название переводится как «пожиратель алканов с Боркума». Алканы — это те самые длинные углеводородные цепочки, из которых в основном и состоит сырая нефть. Alcanivorax borkumensis встречается во всех океанах, особенно в местах, где нефть просачивается из-под дна естественным путем, например в Мексиканском заливе.

Но она не единственная, кто расщепляет нефть. Микробиологи Тюменского государственного университета обнаружили в почвах Крайнего Севера бактерии, которые можно использовать для восстановления загрязненных нефтью территорий и акваторий. Ученые изучали бактерии рода Bacillus, которые способны активно размножаться при температуре +5 °С и «пожирать» нефть. Выяснилось, что под действием этих бактерий пленка, образовавшаяся поверх нефти, начинает сворачиваться хлопьями и оседать.

Как именно бактерии едят нефть

Бактерия не глотает каплю нефти целиком. Ее ферменты работают прямо на поверхности нефтяной пленки, постепенно откусывая маленькие кусочки. Ученые сравнивают этот процесс с тем, как мыло или средство для мытья посуды отрывает жир от тарелки: большая жирная капля распадается на мелкие капельки, которые легко смываются водой. Только здесь вместо моющего средства — живая клетка.

Получившуюся жидкую кашицу из спиртов и жирных кислот бактерия втягивает внутрь через специальные белки-переносчики в своей мембране. А дальше клетка отправляет эту еду в свою внутреннюю «печь» — сложную цепочку реакций, которые называются окислением. В результате бактерия получает энергию для роста и размножения, а в окружающую среду выделяет только углекислый газ и воду. Без всяких токсичных отходов, как хороший компостный ящик.

Но у этого пиршества есть строгое условие: нужен кислород. Все нефтеокисляющие бактерии — аэробы, то есть дышат воздухом. Поэтому в глубоком иле, под плотной масляной коркой или на дне болота, где кислорода почти нет, они работать не могут. 

Почему бактерии не погибают, когда едят нефть

Представьте, что вы решили съесть острый перец: язык защиплет, горло сожмется, и вряд ли захочется добавки. Нефть для обычной клетки — примерно то же самое: ее углеводороды разрушают клеточные мембраны, и бактерия просто распадается на куски. Но у этих бактерий есть два спасательных круга.

Первый — особый бронежилет. Клеточная стенка у нефтеперерабатывающих бактерий построена не из обычных жиров, как у большинства бактерий, а из так называемых насыщенных жирных кислот с очень длинными цепочками. Нефть не может растворить такую стенку, как вода не может растворить вощеную бумагу.

Второй — химические ножницы. Бактерия выделяет наружу особые белки-ферменты, самый главный из которых называется алканмонооксигеназа. Этот фермент разрезает длинную молекулу углеводорода на два коротких и безопасных куска: спирт и жирную кислоту. Более того, один фермент может отработать до миллиона реакций в секунду, так что даже маленькая колония бактерий за сутки перерабатывает заметное количество масляной пленки.

Но и это еще не все. Внутри бактерии после такой нарезки остаются активные формы кислорода — своего рода внутренний яд, который может сжечь клетку изнутри. Поэтому одновременно с ножницами бактерия запускает производство антиоксидантов: специальных молекул, которые хватают опасные обломки и нейтрализуют их. Получается конвейер: сначала разрезали, потом упаковали отходы, потом сожгли то, что можно сжечь, и получили энергию. 

Почему бактерии не спасают от нефтяных разливов

Кажется, что вот оно — идеальное решение. Разлилась нефть — распылил бактерий, и через неделю все чисто. К сожалению, в реальности все не так.

Первая проблема — скорость. Бактерии не могут работать быстрее, чем позволяет их ферментативная система. Чтобы съесть одну каплю машинного масла объемом в 1 мм³, колонии из нескольких миллионов бактерий понадобится около двух–трех суток. А чтобы переработать один литр сырой нефти, нужны тонны бактериальной биомассы и месяцы непрерывной работы. 

Вторая проблема — токсичность самой нефти в больших дозах. Свежий разлив, когда нефть лежит слоем в несколько миллиметров, убивает даже самих бактерий — слишком много «острой еды» сразу. Бактерии начинают активно размножаться только тогда, когда концентрация углеводородов падает до безопасного уровня, то есть после того, как основную массу нефти соберут механически. Именно поэтому бактериальные препараты применяют при разливах на финальном этапе. 

источник