Когда отступает фантастика

По своей морфологии группа серобактерий довольно-таки неоднородна. Здесь шарики (кокки), палочки (бактерии), нити. К семье серобактерий принадлежит и самый крупный из известных микроорганизмов — так называемая нитчатая беггиота, состоящая из длинной цепи клеток и достигающая порой сантиметра в длину.

Различаются серобактерии и по цвету. Одни из них пурпурные и зеленые, в то время как другие бесцветны. Окрашенные серобактерии анаэробы: кислород не только им не нужен, а даже вреден. Но им обязательно необходим свет. А бесцветные серобактерии отлично обитают в темноте, но не могут существовать без кислорода.

Однако микробиологи эту, казалось бы, разношерстную компанию объединяют в единую группу, поскольку все серобактерии в качестве основного или дополнительного источника энергии используют окисление серы. Под микроскопом видно, что клетки этих микробов набиты капельками серы.

Серобактерии окисляют сероводород: водород связывается с кислородом, а сера оказывается свободной. Выделяемая при такой реакции энергия используется бактериями для поддержания жизни, к тому же и сама сера отнюдь еще не зола, хотя и образовалась в результате окисления. Это запасное топливо. Когда бактериям не будет хватать сероводорода, они сожгут и серу, соединят ее с кислородом и водой и изготовят серную кислоту. Но сероводорода, как правило, в природе достаточно, и серобактерии умирают, так и не использовав своих запасов серы. Вот из этих бесчисленных трупов, начиненных капельками серы, и складываются сотни тысяч и миллионы тонн драгоценного химического сырья.

Процесс этот идет постоянно и в таких огромных масштабах, что, как мы видим, с его грандиозностью не сравнима даже деятельность вулканов.

Образуются залежи серы и в наше время. Вот один из примеров. Есть в Куйбышевской области озеро. Называется оно Серное, так как питается водой минеральных источников, содержащей в каждом литре 83–85 миллиграммов сероводорода. Отложение молекулярной серы из этих вод происходит столь энергично, что во времена Петра I оседающую на дне озера серу собирали и использовали для производства пороха.

Предпринятое в 1957–1959 годах микробиологом Ивановым обследование Серного озера и проведенные при этом опыты позволили установить, что каждые сутки в озере откладывается около 120 килограммов чистейшей молекулярной серы. А ведь за год это составляет уже более 43 тонн!

Образование нового месторождения серы идет буквально на глазах, и его биогенное происхождение не может вызвать сомнения. Ну, а как быть с месторождениями, сформировавшимися многие века назад? Можно ли установить, кому, микробам или вулканам, оно обязано своим происхождением? Вопрос этот непраздный и для геологов очень важный.

Здесь, как и во многих случаях, на помощь геологам приходят микробиологи, правда, заручившись предварительно последними достижениями атомной физики.

Как известно, в природе сера встречается в основном в виде смеси двух изотопов с атомными весами 32 и 34. Было установлено, что бактерии предпочитают иметь дело с более легкой серой, а значит, и в месторождениях бактериального происхождения соотношение S32/S34 будет в пользу первого изотопа. Для серы же, образовавшейся — без участия бактерий, соотношение изотопов иное. Именно таким путем в 1954 году американские микробиологи определили происхождение богатейших залежей серы на побережье Мексиканского залива. Впрочем, это далеко не первый и не единственный случай, когда изучение микроорганизмов привлекалось для решения геологических проблем.

В последнее десятилетие на грани микробиологии и геологии сложилось самостоятельное направление, получившее название геологической микробиологии. Уже первые шаги этой новой дисциплины столь многообещающи, что о них нельзя умолчать.

Казалось бы, поиски новых месторождений, хотя бы той же нефти, — дело геологов. Именно для этого и существует геологическая разведка. Каждый день в сотнях мест нашей страны на очередные метры в глубь земли уходят буры разведочных скважин.

Но из этого, увы, не следует, что каждая скважина даст в будущем нефть. Поиски ее нелегки. Как ни принимай во внимание геологическое строение местности, как ни старайся проникнуть мысленным взором в расположение залегающих пластов, но без ошибок здесь не обойтись. А каждая ошибка, каждая зря пробуренная скважина — десятки и сотни тысяч рублей.

И конечно, любой новый способ, позволяющий предсказать наличие или отсутствие в районе залежей нефти или хотя бы выявить «подозрительные» по нефти районы, — это великое подспорье для геологов. Сами геологи, одновременно с геохимическими и сейсмическими методами, когда учитываются геологические особенности района, пользуются и так называемым газовым методом.

Обычно нефтяной газ, понемногу просачиваясь вверх, в конечном итоге попадает в почву и грунтовые воды. Так из земных недр выдается на-гора визитная карточка нефти.

Было замечено, что количество углеводородных газов в поверхностных слоях земли меняется в зависимости от сезона. Сезонность многих явлений — верный признак того, что в них принимают участие живые существа. В работу включились микробиологи, и вскоре удалось установить, что виновники таких изменений — микробы. Выяснилось и другое весьма важное обстоятельство. Оказалось, что углеводородные бактерии умеют находить и использовать самые ничтожные количества газа, которые невозможно зарегистрировать при помощи химического анализа.

Дальнейшее изучение закономерностей распределения в подпочвенных горизонтах бактерий, окисляющих газообразные углеводороды, послужило основой для разработки методов микробиологической разведки нефтяных и газовых месторождений. Особенно много в этом направлении сделали советские микробиологи Кузнецов и Могилевский.

Микробиологический анализ грунта или воды при разведке нефти и газа по способу Могилевского несложен. Из ручьев и скважин берутся пробы воды и вносятся в небольшие стаканчики с так называемой минеральной питательной средой Мюнца. Стаканчики помещаются под стеклянный колокол в атмосферу воздуха и метана. После двухнедельного пребывания исследуемых проб в термостате остается определить интенсивность развития бактерий в отдельных пробах и нанести данные на карту. Район, где интенсивность развития индикаторных микроорганизмов выше обычной нормы, следует считать «подозрительным» по нефти или газу.

Применение методов микробиологической разведки с поисковой целью было начато в нашей стране в 1943 году, а к 1953 году обследованная территория составляла более 500 тысяч квадратных километров. В 16 случаях в пределах районов, которые, по данным микробиологической разведки, казались подозрительными, проводилось бурение скважин.

И вот результат. Десять раз микробы точно определили наличие промышленных залежей нефти и газа; еще в трех случаях прогноз микробиологической разведки оказался также верным, но залежи не имели промышленного значения; в трех случаях предсказания микробиологов не сбылись. Однако ни на одной из площадей, где, по данным микробиологической разведки, не следовало производить поиск, при бурении не было обнаружено даже признаков нефти или газа.

Так микробиология вторглась, казалось бы, в святая святых деятельности геологов — разведку полезных ископаемых.

Сейчас становится ясным, что так можно искать не только нефтяные залежи, не исключена и возможность создания метода микробиологической разведки даже цветных металлов. Ведь многие месторождения цветных металлов представлены в виде сульфидных руд, то есть нерастворимых соединений серы с металлами, а значит, им должны сопутствовать и свои специфические виды серобактерий. И действительно, советские микробиологи Краморенко, Призренова и Тебенькова, изучая в 1959 году микрофлору молибденового месторождения Шалгия в Казахстане, нашли серобактерии в отложениях над рудным телом.