Исследования роли микроорганизмов в образовании минералов легли в основу проекта группы микробиологов ТГУ, поддержанного грантом Российского научного фонда в 2014 году. На кафедре физиологии растений и микробиологии биологического института эта тематика давно стала одной из приоритетных. И сегодня научный коллектив, которым руководит зав.кафедрой, профессор Ольга Карначук, во всем мире признан одним из ведущих в области исследования биогенных сульфидов металлов (в частности, меди).
- Конкуренция за гранты на работу научных групп была невероятно высокой, - признается Ольга Карначук. – И то, что нам удалось этот грант получить, подтверждает уровень исследовательской работы, которую проводит наша группа.
Многие геохимические реакции в биосфере практически не происходят без участия микроорганизмов. В том числе, микроорганизмы активно способствуют образованию и разрушению минералов.
- Смотрите, малахит и азурит – это вторичные минералы, - Ольга Викторовна показывает образцы, собранные в последней экспедиции на Салаирском месторождении. – Как они образовались? Глубоко под землей лежит халькопирит – магматический сульфид меди. Он образовался при извержении древнего вулкана. Доступа кислорода нет, но ближе к поверхности он все же проникает – там поселяются микроорганизмы, и начинается окисление минерала. Как правило, этот процесс имеет смешанный характер – химические реакции сопровождаются биологическим окислением. Так образуется, к примеру, малахит.
Для русской школы микробиологии всегда была характерна экологическая направленность – изучение деятельности микроорганизмов в природе. Это помогало значительно расширять знания в таких областях как геохимия, почвоведение и геология. Одним из идеологов этого подхода был Сергей Виноградский (1856-1953), чье имя сегодня носит институт микробиологии РАН.
Геологическое направление в микробиологии выделил в отдельную дисциплину Сергей Кузнецов (1900-1987), советский ученый. Его ученик Михаил Иванов впервые в мире показал, что микробы могут образовывать месторождения серы. В ХХ веке геологическая микробиология оказалась востребованной в связи с активной разработкой полезных ископаемых. Поэтому ее не постигла участь, к примеру, генетики, и сегодня Россия остается одним из лидеров в этой научной области.
- Михаил Владимирович был моим научным руководителем, - рассказывает Ольга Карначук. - Студенткой я случайно попала в эту тематику. И с тех пор в ТГУ мы ведем исследования, которые, конечно, являются прямым продолжением традиций русской школы микробиологии. Надо отметить, что именно здесь, в университете, мы первыми показали научному миру, что бактерии могут образовывать сульфиды меди – так же, как это происходит в геологических процессах. Сейчас век постгеномной биологии. Новый проект, в котором мы будем искать биологические механизмы образования сульфидов металлов, в первую очередь подразумевает поиск этих механизмов на геномном уровне.
Научный проект группы Ольги Карначук носит фундаментальный характер. Однако у него есть и прикладное значение. Сегодня на основе подобных исследований создаются биотехнологии для получения ценных металлов – например, золота. Микробиологи ТГУ занимаются немного другой областью, их работа посвящена осаждению металлов из отходов добычи для дальнейшего использования в традиционных способах металлообработки. Таким образом решаются сразу две задачи: экологическая очистка среды и вторичное использование отходов, которые при обычных условиях нерентабельны.
Проект, получивший поддержку РНФ, рассчитан на три года. В планах исследователей – экспедиции, лабораторные и биоинформационные работы.
- Мы давно нашли очень интересные места для исследований в Кузбассе - золотые месторождения в Мартайге. Туда мы уже не раз выезжали, и планируем посетить их и в рамках нынешнего проекта. Еще одна традиционная зона для наших экспедиций – Забайкалье, где есть месторождения меди и других сульфидов. Изучая то, как микроорганизмы образуют минералы, мы попробуем использовать эту их активность в биотехнологиях, - говорит профессор Карначук.
Лабораторную составляющую микробиологам обеспечивает Томский государственный университет: сегодня в ТГУ есть все необходимое для работы на самом высоком уровне. В том числе – опыт ученого из Швейцарии Марка Солиоза, который сейчас работает в университете в рамках мегагранта. Профессор Солиоз изучает тонкие механизмы устойчивости микроорганизмов к металлам, а научная группа Ольги Карначук сосредоточится на геологическом аспекте проблематики.
- Грант РНФ выделялся на работу небольшой научной группы. В нашей команде 10 человек, в основном это молодежь – студенты, аспиранты. Замечательно, что для работы над проектом к нам вернулись четверо выпускников. Интерес молодежи к научным исследованиям вдохновляет, - признается Ольга Викторовна.