Биоминерализация — повсеместно распространенный в природе процесс. С помощью нее происходит образование костей и зубов животных, раковин моллюсков, кораллов, а также минералов микробного происхождения в почве, на стенах пещер и бактериальных биопленках.
Наиболее распространенный продукт микробного осаждения — карбонат кальция (СаСО3). Он образуется в результате реакции ионов металла из окружающей среды с карбанионами в среде со щелочным рН. Бактерии, гидролизующие мочевину, поставляют карбанионы, защелачивая среду и тем самым способствуя осаждению СаСО3. Несмотря на простоту химических реакций этого процесса, до сих пор остается множество белых пятен в механизмах бактериальной биоминерализации, в том числе в части зародышеобразования и кристаллизации осажденных минералов.
Ученые из НИЦ "Курчатовский институт" — ПИЯФ вместе с коллегами из ИОНХ РАН и других научных центров выяснили, как связаны процессы биоминерализации и образование биопленок у распространенной почвенной бактерии B. cereus. Статья, посвященная этой работе, опубликована в издании "Biofilms and Microbiomes" из группы журналов Nature в конце февраля.
Оказалось, все дело в заряженных макромолекулах, входящих в состав внеклеточного матрикса, который бактерии "конструируют" вокруг себя для обеспечения коммуникации, собственной безопасности и устойчивости к стрессовым условиям. Ключевой молекулой бактериального матрикса для биоминерализации оказалась внеклеточная ДНК, которая запускает и способствует превращению осаждаемого аморфного карбоната кальция в кристаллы, образуя фрактальные агрегаты.
"Результаты наших исследований мы собираемся использовать в технологии укрепления почв, над разработкой которой трудятся мои коллеги, — рассказывает о дальнейших планах исследования младший научный сотрудник лаборатории биотехнологий НИЦ "Курчатовский институт" — ПИЯФ Любовь Иванова. — Думаю, теперь мы стали ближе к разработке способов повышения стабильности почвогрунта".
