Разлив нефти на платформе Deepwater Horizon в Мексиканском заливе в 2010 году является одним из наиболее изученных разливов в истории, однако ученые не пришли к единому мнению о роли микробов в поглощении нефти. Теперь исследовательская группа из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли Министерства энергетики (Berkeley Lab) идентифицировала все основные бактерии, разлагающие нефть, а также их механизмы пережевывания множества различных компонентов, из которых состоит выбрасываемая сырая нефть.
Команда, возглавляемая экологом-микробиологом из лаборатории Беркли Гэри Андерсеном, первой смоделировала условия, возникшие после разлива. Их исследование «Моделирование нефтяного шлейфа Deepwater Horizon раскрывает специализацию субстрата в сложном сообществе разлагающих углеводороды» было только что опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Это наиболее полный отчет о том, что происходило в углеводородных шлейфах в глубоком океане во время этого события», - сказал Андерсен. Пинг Ху из лаборатории Беркли, ведущий автор исследования, добавил: «Мы смоделировали условия разлива нефти в Мексиканском заливе в лаборатории и смогли понять механизмы разложения нефти всеми основными разлагающими нефть бактериями, которые были обнаружены. наблюдалось при первоначальном разливе нефти."
Этот разлив нефти был крупнейшим в истории, с выбросом 4,1 миллиона баррелей сырой нефти, а также большого количества природного газа с глубины в милю от поверхности океана. После первоначального взрыва и неконтролируемого выброса нефти исследователи наблюдали феномен, которого раньше не наблюдалось: более 40 процентов нефти вместе с введенным химическим диспергатором осталось в шлейфе длиной почти 100 миль на такой большой глубине.
Тем не менее, из-за сложности сбора проб из-под поверхности океана, а также из-за большой территории, затронутой разливом, остается ряд пробелов в понимании судьбы нефти с течением времени.
Открытие новой бактерии
Андерсен и его команда вернулись к месту разлива четыре года спустя, чтобы собрать воду на глубине. При содействии соавторов Пьеро Гардинали из Международного университета Флориды и Рона Атласа из Университета Луисвилля суспензия мелких капель нерастворимого масла была равномерно распределена по бутылкам вместе с более растворимыми фракциями масла и химическим диспергатором для имитации условий. масляного шлейфа. В течение следующих 64 дней интенсивно изучался состав микробов и сырой нефти.
Исследователи стали свидетелями первоначального быстрого роста микроба, который ранее считался доминирующей бактерией на ранних стадиях разлива нефти, но который ускользнул от последующих попыток других воссоздать условия Мексиканского залива. масляный шлейф.
С помощью секвенирования ДНК его генома они смогли определить механизм разложения нефти. Они дали этой недавно открытой бактерии предварительное название Bermanella macondoprimitus на основании ее родства с другими глубоководными микробами и места, где она была обнаружена.
«Наше исследование продемонстрировало важность использования диспергаторов для получения мельчайших капель нефти с нейтральной плавучестью, которые не позволяли большей части нефти достичь поверхности океана», - сказал Андерсен. «Микробы, встречающиеся в природе на этой глубине, специализируются на выращивании, используя определенные компоненты нефти в качестве источника пищи. Таким образом, капли масла предоставили микробам большую площадь поверхности, на которой они могли пережевывать масло».
Работая с ученым из лаборатории Беркли Джилл Бэнфилд, соавтором исследования, а также профессором кафедры наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Беркли, команда использовала недавно разработанные методы на основе ДНК для идентификации всех геномов микробов. которые использовали введенное масло для роста вместе со своими специфическими генами, ответственными за разложение масла. Многие из идентифицированных бактерий были похожи на бактерии, разлагающие нефть, обнаруженные на поверхности океана, но имели значительно упрощенный набор генов для разложения нефти.
Заполнение пробелов
Раннюю работу по микробной активности после разлива нефти возглавил Терри Хейзен из лаборатории Беркли (теперь в основном связанный с Университетом Теннесси), который предоставил первые данные о микробной активности из глубоководного рассеянного нефтяного шлейфа.
Хотя работа Хазена выявила множество разлагающих углеводороды, это последнее исследование определило механизмы, используемые бактериями для разложения нефти, и связь этих организмов, вовлеченных в разлив, с ранее охарактеризованными организмами, разлагающими углеводороды.
Теперь у нас есть возможность определить конкретные организмы, которые естественным образом разлагают нефть, если разливы произойдут в других регионах, и рассчитать скорость разложения нефти, чтобы выяснить, сколько времени потребуется, чтобы поглотить разлитую нефть. на глубине», - сказал Андерсен.
Последствия будущих разливов
Андерсен отметил, что неясно, могла ли деградация нефти на этих глубинах происходить в других морских нефтедобывающих регионах. «Мексиканский залив является домом для одной из самых больших концентраций подводных просачиваний углеводородов, и было высказано предположение, что это помогло в отборе разлагающих нефть микробов, которые наблюдались в подводных шлейфах», - сказал он..
Хотя скважина, пробуренная буровой установкой Deepwater Horizon, была одной из самых глубоких в свое время, новая разведка нефти на шельфе Бразилии, Уругвая и Индии в настоящее время находится на глубине более 2 миль под поверхностью океана. Собирая воду из этих районов и подвергая их таким же испытаниям, в будущем можно будет более подробно понять последствия неконтролируемого выброса нефти в этих районах.
«Мы очень надеемся, что в будущем не будет разливов нефти», - сказал Андерсен. «Но возможность манипулировать условиями в лаборатории потенциально может позволить нам разработать новые идеи для смягчения их воздействия».