В некоторых сообщениях говорится, что Титаник может исчезнуть в течение 20 лет из-за действия микробов, но в других местах бактерии могут помочь защитить кораблекрушения от распада.
Когда он отправился в свой первый рейс в 1912 году, никто не мог предсказать, как теперь будет выглядеть роскошный RMS Титаник - ржавый халк на дне Атлантического океана. Но, по крайней мере, что-то осталось от корабля, спустя более чем столетие после его злополучного трансатлантического путешествия.
Однако ученые полагают, что через несколько десятилетий от корабля вообще ничего не останется, благодаря виду бактерий, которые медленно съедают его железный корпус.
Роберт Баллард, океанограф из Университета Род-Айленда в Наррагансетте, обнаружил крушение «Титаника» в 1985 году. То, что не было широко известно в то время, заключалось в том, что открытие произошло только из-за участия Балларда в секретной миссии ВМС США для обнаружения обломки двух американских атомных подводных лодок, затонувших во время холодной войны. Просто случилось, что «Титаник» был найден между двумя обломками.
Во время этого первоначального открытия корабль был замечательно сохранен. Это на 3.8 км ниже поверхности, а отсутствие света и интенсивное давление делают область непригодной для жизни, замедляя коррозию. Быстрая перемотка вперед 30 лет, хотя, и корпус ржавеет, благодаря металлическим жевательным бактериям. Некоторые исследователи теперь дают кораблекрушение всего за 14 лет прежде чем он ушел навсегда.
«Титаник» погрузился в свой первый рейс.
Итак, что мы знаем о микробе, который несет ответственность?
История началась в 1991 году, когда ученые из университета Далхаузи в Галифаксе, Новая Шотландия, Канада, собрали образцы сосульки-подобных образований ржавчины - «рустикальные» - свисающие с корабля. Они отвели их обратно в лабораторию и увидели, что они изобилуют жизнью.
Корпус ржавеет, благодаря металлическим жевательным бактериям
Они изолировали только один вид бактерий, и он оказался совершенно новым для науки.
Бактерии могут выживать в условиях, которые полностью негостеприимны для большинства форм жизни на Земле: вода, которая является черной и при подавлении давления.
Но он унаследовал еще один, еще более удивительный трюк. Бактерии Halomonas часто встречаются в других экстремальных условиях: соленых болотах. Здесь соленость воды может сильно различаться из-за испарения, и бактерии Halomonas эволюционировали, чтобы справиться с проблемой.
Если вода, которая купает клетки, слишком соленая, вода выскочит из клеток, заставив их сжиматься, разрушаться и умирать. Однако слишком мало соли может быть столь же смертельно опасным. Например, красные кровяные клетки, помещенные в чистую воду, лопнут, когда наступает вода.
Оба эти события происходят из-за того, что вода «хочет» перемещаться из области высокой концентрации воды в область с низкой концентрацией воды, явление, известное как осмос.
Бактерии Halomonas часто живут в соляных болотах.
Соли, сахара и другие мелкие молекулы растворяются в воде, засоряя ее и занимая пространство, а это означает, что для самой воды меньше места. Когда эти области с низкой концентрацией воды контактируют с чистой водой, вода будет стремиться к выравниванию баланса, во многом таким же образом, что теплый воздух выбегает из дома зимой, когда дверь открывается. Поскольку клеточные мембраны проницаемы для воды, это означает, что все формы жизни чрезвычайно чувствительны к внешним и внутренним уровням соли.
Они изолировали только один вид бактерий, и он оказался совершенно новым для науки.
Чтобы остановить их клетки от разрыва или сжатия, многие виды производят такие соединения, как сахара или аминокислоты, которые сохраняют концентрацию «вещества» внутри их клеток устойчивыми относительно снаружи, останавливая наводнение или выливание воды.
«Если клетка должна выжить в условиях колебающейся солевой среды, у нее должен быть способ компенсировать, регулируя концентрацию ее внутреннего решения», - говорит Заккай. « Halomonas производит эктоины, чтобы уравновесить внешнее осмотическое давление. Поскольку концентрация внешней соли колеблется, так и реакция концентрации эктоина».
Другими словами, чем соленая вода попадает, тем больше эктоинов бактерии производят внутри своих клеток, чтобы остановить вытеснение воды. Однако эта адаптация может быть очень опасна для организма. Чем больше «материала» накапливается внутри клетки, тем больше она может проникать между молекулами воды, нарушая уникальные свойства воды.
Бактерии Halomonas могут выдержать высокий уровень соли.
Причина, по которой вода настолько необходима для жизни, заключается в том, что уникальные связи между ее атомами, называемые водородными связями, позволяют ей действовать как растворитель. Другие химические вещества могут растворяться в нем и могут взаимодействовать друг с другом.
Реакции жизни должны происходить в растворе, поэтому все наши клетки купаются в жидкой воде. Более того, РНК и ДНК, белки и ферменты, ответственные за ежедневную работу клетки, и мембраны, которые придают им структуру, должны быть окружены слоем воды, чтобы функционировать.
Микробы колонизируют кораблекрушение почти сразу после того, как корабль отдыхает на морском дне
Этот слой воды, известный как «гидрационная оболочка», имеет решающее значение для поддержания правильной складчатости белков и, в свою очередь, их функции. Если бы это было нарушено, то белки могли распутываться и разваливаться, что бы убить клетку.
Поскольку бактерии явно способны накапливать чрезвычайно высокие концентрации эктоинов в своих клетках, исследование показало, что галомоназ производит столько эктоинов, что на него приходится 20% массы микроба - молекула должна каким-то образом оставить эти важные свойства воды на месте.
Чтобы исследовать, как ученые во главе с Заккаем бомбардировали бактерии пучком нейтронов. Рассматривая картину рассеяния нейтронов, отскакивающих от атомов в клеточных мембранах и белках микробов, ученые смогли «посмотреть» на структуры на молекулярном и атомном уровнях.
В таких экспериментах есть несколько мест в мире. Исследователи работали в Институте Лауэ Ланжевен, одном из нескольких исследовательских центров нейтронов в мире.
«Наблюдая, как нейтроны были рассеяны разными образцами, нам удалось определить, как эктоины действуют на белки и клеточные мембраны и, самое главное, на воду», - говорит Заккай. «Вместо того, чтобы мешать, [эктоин] фактически повышает растворительные свойства воды, которые необходимы для биологии».
Крушение RMS Titanic на морском дне Атлантики.
Оказывается, что независимо от того, сколько эктоинов растворено внутри клетки, оболочка воды, окружающая белки и клеточная мембрана, остается на 100% водой, что позволяет метаболизму клетки продолжать как обычно. Это связано с тем, что, когда эктоин образует водородные связи с водой, он образует большие кластеры, которые не укладываются на поверхности белков и мембран, поэтому остается только чистая вода.
Кораблекрушение становится своего рода искусственным рифом, где обитает множество жизней.
H. titanicae - не единственная бактерия, которая любит обитать кораблекрушения. Различные типы микробов колонизируют кораблекрушение почти сразу после того, как корабль останавливается на морском дне. Они быстро создают липкие пленки на любой доступной поверхности, называемые «биопленки». Эти биопленки похожи на прибежище для кораллов, губок и моллюсков, которые, в свою очередь, привлекают крупных животных.
Очень быстро кораблекрушение становится своего рода искусственным рифом, где обитает множество жизней.
Пока еще неопознанное крушение в районе Viosca Knoll, Мексиканский залив.
Древние деревянные кораблекрушения устанавливаются микробами, питающимися деревом, в то время как более современные стальные корабли привлекают такие бактерии, как H. titanicae , которые любят есть железо. В то время как H. titanicae может в конечном итоге уничтожить «Титаник», многие из этих бактерий фактически защищают свои корабли от коррозии, что является одной из причин, по которым у нас все еще есть кораблекрушения, относящиеся к 14 веку до нашей эры.
Как только он попадает на пол, он становится доступным для микробов, которые спешат покрывать каждую поверхность.
В 2014 году группа ученых из Бюро по управлению энергетикой океана (BOEM) провела,исследование в микробной жизни . Они посмотрели на восемь кораблекрушений в северном Мексиканском заливе. Кораблекрушения включали парусные суда с деревянным корпусом, датируемые 19-м веком, одно деревянное парусное судно, возможно, уже с 17-го века и три корабля с двумя стальными боеголовками Второй мировой войны, один из которых был затоплен немецкой подводной лодкой ,
Они обнаружили, что материал, из которого был построен корабль, был решающим фактором, определяющим тип микроба, который был привлечен к крушению. Деревянные корабли кишат бактериями, которые атакуют и питаются целлюлозой, гемицеллюлозой или лигнином, найденными в лесу. С другой стороны, стальные корабли были заняты преимущественно железолюбивыми бактериями.
Как ни странно, хотя бактерии по сути питались на корабле, они фактически служили для защиты от коррозии.
Нос разрушенной яхты Anona.
«По существу, происходит то, что любое судно, которое тонет, будь то деревянный корабль 19-го века или стальной корабль со Второй мировой войны, как только он попадает на пол, он становится доступным для микробов, которые спешат покрывать каждую поверхность».
В 2010 году катастрофа Deepwater Horizon извергла миллионы галлонов нефти в Мексиканском заливе.
«Сначала корабль начнет корродировать, поскольку он находится в контакте с морской водой, но когда микробы начинают колонизировать крушение, они начинают формировать биопленку, которая образует защитный слой между кораблем и морской водой».
Это означает, что любое механическое воздействие, такое как якорь, тянущееся через крушение, прорвет эту защитную кору и снова откроет голый металл в морской воде, ускоряя коррозию.
Это не просто механическое воздействие, которое может ускорить коррозию. В 2010 году катастрофа Deepwater Horizon извергла миллионы галлонов нефти в Мексиканский залив, и большая ее часть проникла в глубокий океан. В лабораторных экспериментах команда обнаружила, что воздействие нефти может ускорить коррозию материала кораблекрушения. Это говорит о том, что нефть из разлива Deepwater Horizon может ускорять коррозию кораблекрушений на морском дне, но команда еще не смогла выяснить, действительно ли это происходит.
Крушение на дне Мексиканского залива.
«У каждой бактерии, гриба и микроба есть определенная функция, которую он выполняет, которую он развил, чтобы делать миллионы лет», - говорит Дамур.
Эти кораблекрушения являются важными историческими памятниками.
«Улавливающие сульфат-сульфаты бактерии привлекаются к железу в стальных кораблекрушениях, но другие любят углеводороды, которые составляют масло, и поэтому они процветали после разлива в 2010 году. Однако мы обнаружили, что не все микробы могут обрабатывать воздействие на нефть и химические диспергаторы, а некоторые из них очень токсичны. Даже четыре года спустя масло все еще присутствовало в окружающей среде, а разрушающее воздействие на бактерии и биопленки означало, что кораблекрушения подвергались воздействию морской воды и корродировали гораздо быстрее ».
Нахождение вызывает тревогу. Более 2000 затонувших кораблей находятся на морском дне Персидского залива, включая все, начиная с испанских судов 16-го века до развалин подводной лодки Второй мировой войны. Эти кораблекрушения являются важными историческими памятниками, которые обеспечивают уникальное понимание прошлого. Они также являются домом для глубоководной жизни.
Но в конечном итоге все кораблекрушения, включая «Титаник» в Атлантике, будут полностью уничтожены, будь то из-за металлических жевательных бактерий или коррозии морской воды. Железо в 47 000-тонном сосуде окажется в океане. В конце концов, некоторые из них будут включены в тела морских животных и растений. «Титаник» будет переработан.