Железобактерии участвуют в окислении железа и марганца – это факт, достоверно известный науке. Остальные данные про эти загадочные организмы до конца не изучены, так как все исследования проводились лишь на основе природного материала или других накопительных культур.
Кто такие железобактерии?
С.Н. Виноградский впервые выделил и описал микробов, живущих в водной среде и почве и использующих для осуществления питания энергию света. Для этого они используют способ окисления неорганических соединений железа.
И хоть это не доказано экспериментальным путем, но некоторые виды железобактерий являются хемотрофами и фотосинтезирующими, окисляют двухвалентное железо до трехвалентного. Все же ученые склоняются к тому, что большинство железобактерий относятся к гетеротрофам, использующим для питания углерод, освобожденный после окисления соединений закиси железа. Железо откладывается на поверхности самих клеток в виде окиси гидрата.
Эти микроорганизмы, обитая в природе, являются жителями почвы, пресных, соленых или кислых источников, болот.
Железобактерии условно можно разделить на две группы:
- Не использующие энергию, выделенную при окислении железа, для жизни. Это нитчатые железобактерии и свободноживущие одноклеточные микоплазмы.
- Получающие энергию в результате окисления железа ацидофильные железобактерии.
Железобактерии представляют собой уникальные микроорганизмы, способные превращать растворимое железо в нерастворимые соединения, что вызывает интерес у специалистов в области медицины и экологии. Врачи отмечают, что эти бактерии играют важную роль в биогеохимических циклах, влияя на состав почвы и воды. Их способность к окислению железа может быть использована в биоремедиации, что позволяет очищать загрязненные территории. Однако, несмотря на их полезные свойства, некоторые виды железобактерий могут вызывать проблемы в медицинских учреждениях, образуя биопленки на медицинских инструментах и приводя к инфекциям. Врачи подчеркивают необходимость дальнейших исследований для более глубокого понимания этих организмов и их воздействия на здоровье человека.
Нитчатые микроорганизмы (Sphaerotilus, Leptothrix)
Данные виды обитают в природе в средах с наличием солей железа, имеют палочковидную форму и жгутики, позволяющие двигаться. Осуществляя питание способом хемосинтеза (окисляя неорганические соединения в органические), железобактерии и их «товарищи» серобактерии сосуществуют вместе. Способны образовывать нити без разветвлений длиной до 1 см.
Особенностью нитчатых железобактерий является наличие слизистой оболочки, называемой влагалищем. В ней собирается окись железа или марганца. Они могут свободно покидать цилиндрическую оболочку, после чего создают новую. Оболочки – это скопления ржавых пятен, вторично загрязняющие поверхность воды, почву. Отмершие бактерии образуют большие залежи руд на дне болот.
Могут прикрепляться к субстрату и таким способом путешествовать, плавая по водоему. Особенно большое количество железобактерий наблюдается в водах, куда производятся выбросы химических производств, содержащие закиси солей железа. Очень часто поселяются в трубах водопровода, являясь виновниками их закупорки.
Окисляющие железо микоплазмы (Gallionella)
Этот вид железобактерий состоит из бобовидных клеток, которые на своей вогнутой стороне откладывают гидроокись железа. Не имеют клеточной стенки, зато у них есть фибриллы (длинные белковые выросты, напоминающие жгутики). Микоплазмы ведут колониальный образ жизни, по способу питания они сапротрофы, то есть разрушают отмершие останки других организмов.
Железобактерии – это удивительные микроорганизмы, которые вызывают интерес ученых и любителей природы. Они способны превращать растворенное железо в нерастворимые формы, что делает их важными участниками биогеохимических циклов. Многие исследователи отмечают, что эти бактерии играют ключевую роль в формировании железных руд, что может иметь значительное значение для горнодобывающей промышленности.
Некоторые люди восхищаются их способностью выживать в экстремальных условиях, таких как кислые или аноксигенные среды. Это открывает новые горизонты для изучения экосистем и поиска новых биотехнологий. Однако, несмотря на их полезные свойства, железобактерии могут также вызывать проблемы, например, в системах водоснабжения, где их активность приводит к образованию отложений.
Таким образом, железобактерии остаются загадкой, которая продолжает привлекать внимание ученых и исследователей, открывая новые аспекты жизни на Земле.
Ацидофильные железобактерии (Thiobacillus ferrooxidan, Leptospirillum ferooxidans)
Thiobacillus ferrooxidan относится к тионобактериям, может также окислять восстановленные соединения серы, является одновременно и серобактерией, в отличие от железобактерии Leptospirillum ferooxidans.
Бактерии широко распространены в природе: в почве, в месторождениях сульфида, в источниках и кислых озерах с высоким содержанием закиси железа. Обитают в местах залежей угля и золотых руд. Для людей совершенно безвредны, устойчивы к низким температурам.
Способны окислять оксиды металлов, используя углекислый газ в качестве источника углерода. В средах с содержанием кислорода процесс выщелачивания металлов ускоряется. Поэтому для искусственного обогащения руд применяют способ орошения отвалов руды специальными серными растворами, содержащими двухвалентное железо, а также дополнительную подачу воздуха.
Подобным способом в мире обогащают около 5% общей добытой меди и получают уран.
Загрязнение труб
Железобактерии, прикрепляясь к стенкам труб, образуют на них пленку, которая загрязняет воду, поступающую в дома. Также они могут закупоривать душевые разбрызгиватели, сетчатые смесители кранов, фильтры водонагревателей, системы туалетных бачков.
Железобактерии – типичные жители почвы, поэтому содержание их в скважинах питьевой воды неизбежно. Но высокая концентрация железа достигается после контакта ионов железа с кислородом, поэтому верхняя часть скважины должна быть герметичной. Наличие воздухонепроницаемой мембраны в резервуаре также не дает воздуху соприкасаться с водой.
Для обработки воды используют специальное устройство – фосфатный дозатор, который очищает ее аналогично хлорированию. Фосфат не дает окислиться ионам железа.
Железобактерии являются одновременно как помощниками человека, образуя залежи полезных марганцевых и железных руд на дне водоемов и болот, используемых в металлургической промышленности, так и вредителями, виновниками плохого качества воды, загрязняющими почву, водопроводную систему и канализацию.
Вопрос-ответ
В чем разница между железом и железобактериями?
Отложения железных минералов выглядят как твердая накипь, тогда как железобактерии образуют биопленки, которые являются мягкими и скользкими.
Какая бактерия съедает железо?
Железобактерии — прокариоты (бактерии и открытые позднее археи), способные окислять двухвалентное железо (Fe2+) до трёхвалентного (Fe3+) и использовать освобождающуюся при этом энергию на усвоение углерода из углекислого газа или карбонатов.
Читайте также:
Железобактерии восстанавливают?
Железобактерии утилизируют восстановленное железо, присутствующее в окружающей их водной среде, и откладывают его в виде водного оксида железа в наружном клейком слое. Они получают энергию путем окисления иона железа (Fe2+ → Fe3+).
Что такое железобактерия?
Железобактерии — бактерии, способные окислять закисные соединения железа в окисные и использовать освобождающуюся при этом энергию на усвоение углерода из углекислого газа или карбонатов (см. Хемосинтез). Окисление протекает следующим образом: 4Fe (HCO3)2 + 6H2O + O2 = 4Fe (OH)3 + 4H2CO3 + 4CO2.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите экосистемы, в которых обитают железобактерии. Понимание их среды обитания поможет вам лучше осознать их роль в биогеохимических циклах и влиянии на окружающую среду.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на исследования, связанные с использованием железобактерий в биоремедиации. Эти организмы могут быть полезны для очистки загрязненных водоемов и почвы, и их изучение может открыть новые горизонты в экологии.
СОВЕТ №3
Если вы интересуетесь микробиологией, попробуйте провести собственные эксперименты с железобактериями. Это может быть увлекательным способом узнать больше о их метаболизме и взаимодействии с другими микроорганизмами.
СОВЕТ №4
Следите за новыми публикациями и исследованиями в области микробиологии и экологии. Железобактерии – это активно исследуемая тема, и новые открытия могут значительно изменить наше понимание их роли в природе.
