Знайдено бактерії, які «поставили» на сланцеву нафту

Мікробіологи з Університету Огайо вивчили бактерій, які живуть у сланцевих пластах під час і після видобутку там нафти методом гідророзриву. Як виявилося, в таких місцях утворюються особливі спільноти бактерій і навіть з'являються бактерії, раніше не знайдені в інших точках планети. Подробиці дослідження вчені наводять у журналі.

Видобуток вуглеводнів у сланцевих родовищах, так званої сланцевої нафти, проводиться методом гідророзриву пласта. При цьому нафтовики закачують у сланець воду під тиском, що призводить до утворення безлічі дрібних тріщин, з яких разом з водою потім виходять вуглеводні. Вони збираються в підземних пустотах, звідки їх зрештою і викачують на поверхню.

Вода для гідророзриву зазвичай береться з найближчої водойми де, звичайно, є власні спільноти мікроорганізмів. Потрапивши в породу, переважна більшість цих мікроорганізмів гине, оскільки їм доводиться стикатися з екстремальним тиском, високою температурою і, головне, з великою концентрацією солі, яка разом з вуглеводнями виходить з породи. Однак дослідження свердловеної рідини говорять про те, що деякі бактерії в сланцевих свердловинах не тільки не гинуть, але і починають активно розмножуватися. Досі дослідження таких бактерій були сильно обмежені за масштабом і часом, проте вченим з Огайо цього разу вдалося вивчити життя бактерій протягом року після зупинки видобутку, причому не в одному, а в декількох родовищах в різних сланцевих басейнах в США.

Дослідження бактерій проводилося методом метагеноміки, тобто секвенування всієї ДНК, виділеної зі зразків свердловеної рідини. Традиційно мікробіологи воліють спочатку виділяти чисті культури бактерій, визначати їх таксономічну приналежність і тільки потім переходити до генетичних експериментів. Однак такий підхід виключає з дослідження мікроорганізми, які не можуть рости на лабораторному живильному середовищі, а таких, як з'ясувалося в останні 20 років, дуже багато. Тому останнім часом мікробіологи все частіше секвенують всю наявну ДНК без розбору, а вже потім намагаються зібрати з прочитаних шматків по можливості повні геноми різних бактерій, що живуть в досліджуваних зразках.

У новій роботі вченим вдалося зібрати 31 геном різних бактерій, які найчастіше зустрічаються в сланці. Серед цього набору виявився і новий, раніше не описаний мікроорганізм, який отримав тимчасову назву Frackibacter (від слова фракінг, тобто hydraulic tur). Він займав невелику (близько 2 відсотків) частку серед усіх організмів, знайдених у зразках, проте з'являвся саме до кінця самостійного «життя» свердловини. Тобто якщо він і був закачаний в свердловину разом з водою для гідророзриву, то його частка в наземних спільнотах була дуже невелика.

Як встановили мікробіологи на підставі аналізу геномів, у сланцевих свердловинах формуються особливі біохімічні взаємодії між членами спільноти. Деякі бактерії займаються розкладанням речовин, які нафтовики додають у воду як присадки (етиленгліколь, метанол тощо). Продукти цього розкладання потім стають основою для життя інших членів спільноти. Frackibacter, наприклад, ацетилює триметиламін, який потім метаболізують бактерії, що виробляють метан. Інші бактерії займаються виробленням сульфітів і вуглекислого газу.

Дослідження мікробіома сланцевих спільнот цікаво не тільки з точки зору нафтовидобутку, хоча і тут вчені можуть принести практичну користь - деякі бактерії, наприклад, виробляють кислоту, яка призводить до псування свердловеного обладнання. З фундаментальної точки зору, підземні спільноти цікаві тим, що вони становлять величезну частку живого населення всієї планети, але при цьому є найменш вивченою його частиною. Тільки в 2002 році, наприклад, вченим вдалося виявити бактерії, які живуть в ізоляції на глибині 1-3 кілометрів і при цьому всі свої біохімічні потреби обслуговують самі, що вкрай незвично для бактерій взагалі.