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 биотехнологии НИЦ „Курчатовский институт” – ПИЯФ Любовь Иванова. – Думаю, теперь мы стали ближе к разработке способов повышения стабильности почвогрунта».

Источник: пресс-центр НИЦ «Курчатовский институт».