Российские ученые исследовали активность метанокисляющих микроорганизмов в районе законсервированных скважин газоразведывательного бурения в Карском море. Эта работа важна для оценки экологической ситуации в районах морской газодобычи. Результаты опубликованы в журнале Microbiology.
Метан — основной компонент природного газа — второй по значимости парниковый газ после углекислого. Среди антропогенных источников метана существенное место занимает добыча, транспортировка и переработка углеводородов. Шельф российских арктических морей богат разведанными газовыми и нефтяными месторождениями. Часть из них активно эксплуатируется, но есть и законсервированные газоразведывательные скважины. Исследуя активность микробного сообщества вблизи таких скважин, ученые могут выявить газовые утечки и степень угрозы для экологии региона.
Определить уровень метана в морях ученым помогают уникальные микроорганизмы — метанокисляющие бактерии (метанотрофы), которые "питаются" этим простейшим углеводородом. Окисляя метан, бактерии производят углекислый газ, который, в свою очередь, поглощают фотосинтезирующие организмы. Увеличение численности и активности метанотрофов служит индикатором повышенного содержания метана в природной среде.
Ученые НИЦ "Курчатовский институт" и ФИЦ Биотехнологии РАН исследовали активность метанокисляющих бактерий в Карском море. Для этого образцы донных осадков, взятые вблизи законсервированных скважин газоразведывательного бурения, сравнили с образцами, отобранными на расстоянии одного километра от скважины.
Для идентификации бактерий-метанотрофов в Курчатовском геномном центре разработали специальную методику. С ее помощью можно обнаруживать гены метанмонооксигеназы (pmoa) в образцах ДНК, выделенных из проб морских осадков.
"Белок, кодируемый этим геном, отвечает за окисление молекулы метана, то есть за первый этап "переваривания" природного газа. Анализируя его последовательность при помощи биоинформатических методов, можно определить, какие группы микроорганизмов несут этот ген, и понять, как функционирует микробное сообщество, — сообщил Степан Тощаков, начальник лаборатории "Геномная фабрика" Курчатовского института. — Достоинство этого метода — в высокой разрешающей способности в отношении групп микробов, на которых сконцентрировано внимание исследователей. Так, с помощью этого анализа было установлено, что антропогенный фактор оказывает несущественное влияние на состав метанотрофов в морских осадках".
Сравнив образцы донных осадков, взятых вблизи законсервированных скважин, с пробами из удаленных от скважин районов, ученые выяснили, что выявленные метанокисляющие бактерии филогенетически близки к типичным морским метанотрофам, ранее обнаруженным в других морских экосистемах.
По словам Николая Пименова, заместителя директора ФИЦ Биотехнологии РАН по научной работе, при повышении содержания метана в море экосистема реагирует повышением активности и численности метанотрофных микроорганизмов:
— Мы исследовали несколько подводных скважин, пробуренных в период с 2017 по 2021 год, и всего в одной обнаружили довольно слабые высачивания метана. В этом случае нет никакой экологической угрозы для региона. Бактерии-метанотрофы, населяющие поверхностные осадочные отложения, вполне способны переработать метан, поступающий из скважины. Они выступают своего рода биологическим фильтром, препятствующим избыточной эмиссии метана в атмосферу.