^ работки данных по вулкану Горелый задание стартового значения vP/vS в этом диапазоне не приводило к устойчивому результату. Оптимальное решение было обнаружено благодаря случайности: ^ по ошибке исследователи задали значение 1.5 вме-5 сто 1.75 и неожиданно получили стабильный результат. Низкое среднее значение vv/vS — четкий 3 индикатор присутствия большой концентрации газов в недрах под вулканом. Вместе с тем непосредственно под кратером наблюдается область с относительно повышенными значениями этого параметра, что можно объяснить выносом по некоторому каналу горячей жидкости, преобразующейся в пар на глубине 2—3 км от поверхности вследствие декомпрессии.
Таким образом, на основании полученных сейсмических данных сделан вывод о том, что Горелый буквально надут газом и представляет собой огромный паровой котел. Выходу газов на поверхность препятствует прочный базальтовый покров, формировавшийся в течение тысяч лет в результате регулярных излияний лавы. Роль предохранительного клапана в этой системе играет единственная фумарола размером около 2 м, из которой ежесуточно выбрасывается примерно 11 тыс. т газов. Если по какой-то причине он окажется заблокированным, возникнет риск крупного взрыва.
Надо сказать, энергию этого «парового котла» уже используют на знаменитой Мутновской геотермальной электростанции, расположенной недалеко от вулкана Горелый. Несмотря на то что она находится на периферии главного сосредоточения газов, обнаруженного в ходе данного исследования, энергии пара, вырывающегося из нескольких скважин, достаточно для производства существенного количества энергии.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект 14-17-000430).
© Кулаков И.Ю.,
доктор геолого-минералогических наук, Кузнецов П.Ю.
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им.А.А.Трофимука СО РАН г. Новосибирск
Молекулярная биология
Маленькая люцифераза с большим будущим
Биолюминесценция — один из ярких примеров конвергентной эволюции, при которой внешне одинаковое явление свечения неродственных живых организмов обеспечивается разными молекулярными системами клетки. Сегодня ученые насчитывают около 40 вариаций биолюминесцентных систем, и, скорее всего, это число будет расти.
Сотрудникам лаборатории фотобиологии Института биофизики СО РАН (г.Красноярск) под руководством Е.С.Высоцкого удалось расшифровать молекулярные механизмы свечения ряда организмов. Недавно здесь при участии Сибирского федерального университета клонировали и описали люциферазу беломорского рачка Met-ridia longa*. Этот представитель морского планктона размером до 1.2 мм при опасности выбрасывает, обескураживая хищника, светящееся облачко и «убегает» под его прикрытием. Люминесценция рачка обеспечивается несколькими сек-ретируемыми люциферазными изоформами различных свойств и температурных оптимумов активности. Это позволяет ему светиться одинаково ярко во время быстрой вертикальной миграции на глубине при температуре около -1°С и на поверхности, где вода может прогреваться до 20°С. Одна из таких изоформ, причем самая активная, оказалась и самой маленькой из известных науке люцифераз: ее размер не превышает 16.5 кДа (для зрелого белка).
Получить в условиях лаборатории люциферазу из M.longa в природной форме чрезвычайно трудно, поскольку в клетках кишечной палочки (Esche-richia coli), традиционно используемых для синтеза белков такого типа, отсутствуют системы правильного созревания люциферазы M.longa. Проблема была решена, когда для синтеза этого белка стали использовать клетки насекомых. После очистки удалось получить препараты нативной люциферазы в количестве, достаточном для дальнейших исследований и планируемых работ по кристаллизации белка с целью установления его пространственной структуры.
Изученные свойства новой люциферазы M.lon-ga (например, высокая активность и экстремальная термостабильность) открывают перспективу ее практического использования в качестве биолюминесцентного маркера не только in vitro, но и in vivo. Одно из преимуществ люциферазы -маленький размер, позволяющий снизить метаболическую нагрузку на клетку-хозяина при синтезе генетически кодируемого маркера.
Дело в том, что биолюминсцентные белки, обладающие уникальными свойствами (чувствительностью, сопоставимой с радиоизотопной меткой, широчайшим динамическим диапазоном регистрации активности и отсутствием токсичности) давно и эффективно применяют как высокочувствительные маркеры в биологических исследованиях, в частности, для визуализации внутриклеточных процессов. Практически все клонированные биолюминсцентные белки были опробованы
* Markova SV., Larionova M.D., Burakova L.P., Vysotski E.S. The smallest natural high-active luciferase: doning and characterization of novel 16.5-kDa luciferase from copepod Metridia longa // Bio-chem. Biophys. Res. Commun. 2015. V.457. P.77—82. doi:10.1016/ j.bbrc.2014.12.082
92
ПРИРОДА
2 0 15
в этом качестве, но поиски новых репортеров, в том числе путем совершенствования старых, продолжаются, поскольку известные на сегодняшний день пока далеки от совершенства. Поэтому в ближайшие планы лаборатории фотобиологии входят разработка различных практических применений люциферазы И.1оща и улучшение ее свойств методом направленной молекулярной эволюции.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект 14-14-01119).
© Маркова С.В.,
кандидат биологических наук Институт биофизики СО РАН г. Красноярск
Экология
Сорбент торфяной для ликвидации аварийных разливов нефти
Аварийный разлив нефти и нефтепродуктов — один из опасных источников загрязнения окружающей природной среды. К перспективным способам удаления углеводородов с водных поверхностей, как показывает мировой и отечественный опыт, следует отнести использование сорбцион-ных и биосорбционных технологий, предусматривающих применение специальных нефтепогло-щающих материалов (сорбентов). Сегодня мировая промышленность производит около 200 различных сорбентов — синтетических, природных неорганических и органических, органомине-ральных и биологических. Их качество определяется главным образом емкостью по отношению к нефти, степенью гидрофобности (ненамокаемо-стью в воде), плавучестью после сорбции и возможностью утилизации. Немаловажную роль играет также экологическая безопасность средств локализации нефти, технологичность их изготовления и применения.
Сотрудники Сибирского НИИ сельского хозяйства и торфа (г.Томск) на основе экспериментальных данных доказали, что достаточной степенью универсальности свойств, отвечающих вышеперечисленным требованиям, обладает торф*. Вследствие своей структуры и наличия углеводородо-кисляющей микрофлоры он может служить как сорбентом нефтяных углеводородов, так и их деструктором. Сибирские ученые предложили способ очистки водной поверхности от нефтяных загрязнений торфяным сорбентом и в конце 2014 г. получили на это изобретение патент. Материал не
* Бурмистрова Т.И., Алексеева Т.П., Стахина Л.Д. Исследование свойств торфа для решения экологических проблем // Химия растительного сырья. 2009. №3. С.157—160; Бурмистрова Т.И., Алексеева Т.П., Терещенко Н.Н., Стахина Л.Д. Роль микробиаль-ных сообществ торфа в решении экологических проблем // Вестник ТГПУ. 2010. Вып.3. С.137—140.
уступает, а по некоторым параметрам превосходит применяемые аналоги на органической основе, в том числе зарубежные.
Сорбент можно изготовить из любого торфа, но предпочтителен верховой, т.е. с низкой степенью разложения ^ = 5 — 10%). Для придания гидрофобных свойств его предварительно модифицируют путем высушивания при температуре 100—120°С до образования необратимого коллоида. Такой продукт отличается повышенной сорб-ционной способностью: один его грамм может поглотить 6—10 г нефти. Другие природные органические сорбенты (активированный уголь, соломенная и камышовая сечка, древесные опилки, шелуха, гречиха, подсолнечник), а также природные неорганические (каолин, вермикулит, цеолит, перлит, асбестовое волокно, кварцевый песок) и органоминеральные (бурый уголь, сапропель) по нефтеемкости проигрывают торфу. Величина поглощения для первых составляет 0.5—2.7 г нефти/г сорбента, для вторых — 0.5 — 1.5, для третьих — 0.8—1.2.
Кроме того, наш сорбент обладает высокой селективностью по отношению к системе нефте-продукты—вода (95—98%). И по этому показателю он превосходит, например, широко применяемые сегодня синтетические материалы (поролон, каучуковую крошку, синтепон, нетканый материал), которые, несмотря на гидрофобность, с одинаковой интенсивностью поглощают и нефть, и воду. Торф же эффективно собирает именно нефтяной разлив с водной поверхности.
Сорбент торфяной в рассыпной или гранулированной форме наносят на загрязненную водную поверхность пневматическими либо механическими устройствами, при локальных разливах — вручную. Он насыщается нефтью до предельной величины в течение 5—10 мин и сохраняет плавучесть не менее 30 сут (для сравнения: природные неорганические сорбенты тонут вместе с нефтепродуктом). Удаляют его с помощью сетчатой ловушки. При этом срок консервации нефти в объеме сорбента, исключающий самопроизвольный ее сток, не ограничен.
В отличие от синтетических материалов, которые плохо разлагаются в природных условиях и требуют дальнейшей утилизации, торфяной экологически безопасен. При его производстве используют технологию, не нарушающую структуру торфа, поэтому такой продукт, отработанный на разливах, можно и дальше применять, например, в дорожном строительстве, при изготовлении топливных брикетов.
© Алексеева Т.П., Бурмистрова Т.И.,
Сысоева Л.Н., кандидаты химических наук, Трунова Н.М.
Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства и торфа г.Томск
ПРИРОДА
№ 6
2 0 15
93
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.