Тамара Бабич на онлайн-встрече "Чистая Арктика": итоги проекта по мониторингу экологического следа СССР на Земле Франца-Иосифа

15 июля на всероссийской экологической онлайн-платформе «Чистое будущее» были представлены итоги проекта «Чистая Арктика», направленного на исследования загрязненных нефтепродуктами участков архипелага Земля Франца-Иосифа в результате хозяйственной деятельности СССР. Проект был реализован Национальным парком «Русская Арктика» совместно с ПАО «НК «Роснефть».

Приводим текст выступления Тамары Бабич, кандидата биологических наук, старшего научного сотрудника лаборатории нефтяной микробиологии ФИЦ Биотехнологии РАН.

В первую очередь, хочу отметить, что загрязнение почв, грунтов, водных экосистем углеводородами для жизнедеятельности аборигенных микроорганизмов всегда является стрессовым фактором, как правило, уменьшающим общую численность микробного сообщества и меняющим его таксономический состав, выделяя новых доминантов, для которых углеводороды являются субстратами.

Исследования, проведённые в лаборатории нефтяной микробиологии ФИЦ Биотехнологии РАН, были нацелены на изучение состава микробных сообществ арктических грунтов с различной степенью загрязнения дизельным топливом, отобранных в национальном парке «Русская Арктика» Земли Франца-Иосифа, и оценку способности этих сообществ и полученных чистых культур утилизировать углеводороды при низких температурах.

Мы использовали как традиционные микробиологические методы посева на селективные питательные среды и выделение чистых бактериальных культур, так и современные молекулярно-биологические методы исследования, в частности, высокопроизводительное секвенирование фрагментов гена 16S рРНК, с помощью которого получили данные по составу микробных сообществ изученных проб, привезённых нам с архипелага Земля Франца-Иосифа. И выявили, что откликом на загрязнение арктических территорий углеводородами, в частности дизельным топливом, является увеличение в микробных сообществах загрязнённых грунтов доли микроорганизмов, приспособленных к этим условиям; а именно, углеводородокисляющих бактерий, способных утилизировать углеводороды как питательный субстрат, включать их в свой метаболизм, что в конечном итоге приводит к биодеградации нефтепродуктов.

На слайде хорошо видно, как в пробах загрязнённых территорий возросла доля протеобактерий (на слайде они выделены синим цветом). Многие из них являются активными окислителями различных углеводородов.

Увеличение доли углеводородокисляющих микроорганизмов было доказано и методом посева на селективные питательные среды при температуре 5°С. Мы получили культивированные углеводородоксиляющие бактерии.

Молекулярными методами мы определили присутствие в микробных сообществах, как в загрязнённых, так и в незагрязнённых пробах, путей метаболизма биодеградации бензоата, нафталина, толуола, других углеводородов. Что указывает на потенциал этих микробных сообществ, на присутствии в нём микроорганизмов, способных осуществлять эти пути метаболизма, т.е. способных окислять различные углеводороды.

В ходе исследования показано, что все пробы, включая образец из условно чистой зоны, содержали активные углеводородокисляющие бактерии. Из проб арктических грунтов нами выделено в чистую культуру около 15 штаммов бактерий, большинство из которых способно расти на н-алканах, нафталине, некоторых других ароматических соединениях, дизельном топливе и даже сырой нефти.

Все опыты проводились в условиях низких температур. Выделенные из арктических грунтов микроорганизмы были способны расти при температуре 5°С, что является средней летней температурой архипелага Земля Франца-Иосифа, и в широком диапазоне содержания хлорида натрия в среде. Для большинства бактерий оптимальные значения солености среды составляли 20-30 г/л, что соответствует содержанию соли в морской воде. При росте на углеводородах все исследуемые нами штаммы показали значительное снижение поверхностного и межфазного натяжения, и образовывали достаточно устойчивую эмульсию. Такие показатели очень важны для увеличения скорости биодеградации нефти.

Таким образом, наши исследования показали, что в арктических грунтах существуют микроорганизмы – активные нефтедеструкторы. Они могут выступать и в качестве агентов самоочищения почвы, и, безусловно, их можно использовать в биотехнологических целях: на их основе можно создавать биопрепараты для очистки (биоремедиации) загрязнённых нефтепродуктами грунтов именно в холодных арктических широтах.

Особенности климата Арктики и логистические проблемы затрудняют применение в этом регионе физических и химических методов очистки грунтов от загрязнения углеводородами.

Мы, как микробиологи, видим решение этой проблемы именно в биоремедиации, использовании метаболических способностей микроорганизмов расти на углеводородах нефти. Такие биотехнологии привлекательны своей малой инвестиционной потребностью, высокой эффективностью и, что самое главное, экологической безопасностью. Возможно, за теми микробами, которые нам удалось выделить, будущее по очистке арктических территорий.

- По сути дела, своим исследованием с нефтяной компанией вы сейчас доказываете, что существуют природные биологические методы утилизации нефти и нефтепродуктов, а их разложение может служить источником питания для организмов?

- Дело в том, что, прежде чем говорить о биоремедиации и каких-либо мероприятиях по очистке почв, в первую очередь, нужно понимать степень загрязнения почв, грунтов или водных экосистем. В данном случае, те пробы, которые были нам привезены, показывали низкий или средний уровень загрязнения почв, с которым действительно могут справиться микроорганизмы.

- У вас в таблице были указаны микроорганизмы, которые потребляют метан. Есть и такие бактерии?

- Нами были выделены очень интересные микроорганизмы, в том числе и для дальнейшего исследования этих образцов. Здесь и углеводородокисляющие бактерии и бактерии, способные расти на производных углеводородов, например спиртах. К тому же, мы обнаружили железоокисляющие микроорганизмы, ведь на архипелаге были складированы бочки, и железо могло попасть в грунт. Поэтому здесь ещё есть, над чем поработать. Численность микробных сообществ в исследованных пробах была не велика, но в их составе обнаружены очень интересные физиологические группы микроорганизмов, в том числе и растущие на углеводородах.

Мы выделили такие микроорганизмы. В лабораторных условиях при температуре 5 и 15°С бактерии хорошо росли на сырой нефти и дизельном топливе, была отмечена видимая биодеградация углеводородов. Таким образом, мы убедились, что среди представленных микроорганизмов есть очень активные нефтедеструкторы. Это поисковая работа – выделять чистые культуры микроорганизмов, создавать им соответствующие условия.

В завершение хочу сказать, что нам были предоставлены очень любопытные образцы, и для нас, микробиологов, это была интересная работа.