Найдены «поставившие» на сланцевую нефть бактерии

Микробиологи из Университета Огайо изучили бактерий, которые живут в сланцевых пластах во время и после добычи там нефти методом гидроразрыва. Как оказалось, в таких местах образуются особые сообщества бактерий и даже появляются бактерии, ранее не найденные в других точках планеты. Подробности исследования ученые приводят в журнале Nature Microbiology.

Добыча углеводородов в сланцевых месторождениях, так называемой сланцевой нефти, проводится методом гидроразрыва пласта. При этом нефтяники закачивают в сланец воду под давлением, что приводит к образованию множества мелких трещин, из которых вместе с водой затем выходят углеводороды. Они собираются в подземных пустотах, откуда их в конечном итоге и выкачивают на поверхность.

Вода для гидроразрыва обычно берется из ближайшего водоема где, конечно, имеются собственные сообщества микроорганизмов. Попав в породу, подавляющее большинство этих микроорганизмов погибает, так как им приходится сталкиваться с экстремальным давлением, высокой температурой и, главное, с большой концентрацией соли, которая вместе с углеводородами выходит из породы. Однако исследования скваженной жидкости говорят о том, что некоторые бактерии в сланцевых скважинах не только не погибают, но и начинают активно размножаться. До сих пор исследования таких бактерий были сильно ограничены по масштабу и времени, однако ученым из Огайо на этот раз удалось изучить жизнь бактерий в течение года после остановки добычи, причем не в одном, а в нескольких месторождениях в разных сланцевых бассейнах в США.

Исследование бактерий проводилось методом метагеномики, то есть секвенирования всей ДНК, выделенной из образцов скваженной жидкости. Традиционно микробиологи предпочитают сначала выделять чистые культуры бактерий, определять их таксономическую принадлежность и только затем переходить к генетическим экспериментам. Однако такой подход исключает из исследования микроорганизмы, которые не могут расти на лабораторной питательной среде, а таких, как выяснилось в последние 20 лет, очень много. Поэтому в последнее время микробиологи все чаще секвенируют всю имеющуюся ДНК без разбора, а уже затем пытаются собрать из прочитанных кусков по возможности полные геномы разных бактерий, живущих в исследуемых образцах.

В новой работе ученым удалось собрать 31 геном разных бактерий, чаще всего встречающихся в сланце. Среди этого набора оказался и новый, ранее не описанный микроорганизм, получивший временное название Candidatus Frackibacter (от слова фракинг, то есть hydraulic fracturing). Он занимал небольшую (около 2 процентов) долю среди всех организмов, найденных в образцах, однако появлялся именно к концу самостоятельной «жизни» скважины. То есть если он и был закачан в скважину вместе с водой для гидроразрыва, то его доля в наземных сообществах была очень невелика.

Как установили микробиологи на основании анализа геномов, в сланцевых скважинах формируются особенные биохимические взаимодействия между членами сообщества. Некоторые бактерии занимаются разложением веществ, которые нефтяники добавляют в воду в качестве присадок (этиленгликоль, метанол и т. д.). Продукты этого разложения затем становятся основой для жизни других членов сообщества. Frackibacter, например, ацетилирует триметиламин, который затем метаболизируют бактерии, производящие метан. Другие бактерии занимаются выработкой сульфитов и углекислого газа.

Исследования микробиома сланцевых сообществ интересно не только с точки зрения нефтедобычи, хотя и тут ученые могут принести практическую пользу — некоторые бактерии, например, производят кислоту, которая приводит к порче скваженного оборудования. С фундаментальной точки зрения, подземные сообщества интересны тем, что они составляют огромную долю живого населения всей планеты, но при этом являются наименее изученной его частью. Только в 2002 году, например, ученым удалось обнаружить бактерии Desulforudis audaxviator, которые живут в изоляции на глубине 1-3 километров и при этом все свои биохимические нужды обслуживают сами, что крайне необычно для бактерий вообще.

Александр Ершов