Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
Сообщается, что некоторые представители Hyphomicrobium окисляют Mn(II), присутствующий в пресной воде (Tyler, 1970), тогда как микроорганизмы, относящиеся к'роду Met aliogenium,
осуществляют эту реакцию в пресной воде и в почве (Перфильев, Габе, Д965; Заварзин, 1961). Точно не установлено, является ли механизм окисления марганца этими микроорганизмами ферментативным. Можно предположить (Косая, 1967), что в последнем случае окисления Mn(II) обусловлено частично действием термостабильной оксидазы, а частично самоокислением. Бактерии рода Metallogenium участвуют в образовании отложений марганца в озере Пуннус-Ярви в Карелии (Соколова-Дубинина, Дерюгина, 1967, 1968).
Обнаружено, что многие морские бактерии окисляют Мп(П) при образовании железомарганцевых конкреций, известных также как марганцевые друзы (Ehrlich, 1963с; Ehrlich et al., 1972). Эти конкреции представляют собой потенциально важное минеральное сырье, главным образом потому, что содержащиеся в них Си (в среднем 0,53%), Ni (в среднем 0,99%) и Со (в среднем 0,35%) в не столь далеком будущем могут быть использованы в промышленных масштабах. Во всех исследованных случаях было показано, что бактериальное окисление Mn(II) при формировании конкреций является ферментативным (Ehrlich, 1968; Ehrlich et al., 1972). По крайней мере некоторые из этих организмов способны использовать энергию окисления Мп(П) (Ehrlich, 1976, и неопубликованные данные). Имеются и другие сообщения об обнаружении в морской воде бактерий и грибов, окисляющих марганец (Krumbein, 1971; Thiel, 1925).
Восстановление Mn(IV), например в таком соединении, как Мп02, при участи бактерий и грибов наблюдалось в почве (Mann,.Qua’stel, 1946), а также в пресноводных (Трошанов, 1968; Schweisfurth, 1968; Tortoriello, 1971), и морских биотопах (Ehrlich, 1963с; Ehrlich et al., 1972). Это восстановление бывает ферментативным и неферментативным. В последнем случае микробы синтезируют метаболиты, способные химически восстанавливать Mn (IV) доМп(П) (Tortoriello, 1971). Примерами таких веществ могут служить формиат и оксалат. Следует отметить, что все выделенные к настоящему времени морские бактерии, способные восстанавливать МпОг, осуществляют этот процесс ферментативным путем (Ehrlich et al., 1972). Хотя есть данные о том, что пониженное давление кислорода способствует восстановлению МпОг (Alexander, 1961; Трошанов, 1969), были отмечены особые случаи, когда анаэробиоз существенно не стимулировал этот процесс (Trimble, Ehrlich, 1968; Трошанов, 1969).
Первичное влияние окисления Mn(II) на состав среды состоит в удалении его из раствора, так как образующиеся при этом продукты, например оксиды Mn (IV), обычно нерастворимы. Вторичный эффект заключается в удалении из раствора других катионов, в особенности тяжелых металлов, путем адсорбции или ионного обмена с гидроксидами Mn(IV) (Ehrlich et al., 1973;
Jenne, 1968; McKenzie, 1967). Воздействие, которое оказывает на состав среды восстановление Mn(IV), противоположно тому, что наблюдается при окислении Мп(И): оно состоит в переходе марганца вместе с примесями катионов многих тяжелых металлов в раствор (Ehrlich et al., 1973). В результате окисления марганца его концентрация в среде может стать лимитирующей, в то время как восстановление может привести к повышению концентрации марганца до уровня, являющегося токсичным по крайней мере для высших растений (Sauchelli, 1969).
Возможность ферментативного окисления железа микробами при нейтральной реакции среды проблематична. Поскольку железо весьма чувствительно к самоокислению при значениях pH выше 4, продемонстрировать окисление, катализируемое ферментами, чрезвычайно сложно. Хотя в прежних работах утверждается, что такие организмы, как Leptothrix ochracea и Gallionella ferruginea, окисляют закисное железо (Hanert, 1968; Kucera, Wolfe, 1957; Lieske, 1911, 1919; Praeve, 1957; Sartory, Meyer, 1947; Виноградский, 1888), некоторые исследователи подвергли это утверждение сомнению. Если указанные организмы действительно окисляют железо (II) ферментативным путем, то они, вероятно, используют карбонат или сульфид двухвалентного железа при пониженном давлении кислорода (Аристовская, Заварзин, 1971).
Во многих случаях так называемое окисление железа на самом деле представляет собой разложение органического компонента растворимых органических комплексов железа (закисного или окисного), приводящее к тому, что ионы железа освобождаются и затем осаждаются в виде гидроксидов или оксидов. Таким образом, окисление освобождающихся ионов железа (II) в аэробных условиях при нейтральных значениях pH может осуществляться иеферментативным путем. Ионы железа (III), освобождающиеся при распаде комплексных соединений, с большой вероятностью выпадают в осадок в результате гидролиза с образованием гидроксида железа (III). И все же Аристовская и Заварзин (1971) считают, что организмы, разлагающие комплексы железа, могут катализировать также и окисление железа (II), освобождаемого ими из таких комплексов. Необходимо, однако, экспериментальное доказательство этого утверждения.
