Čím jsou (taky) pozoruhodné Zlaté Hory?

Lukáš FalteisekPřírodovědecká fakulta UK v

Praze

Mikroorganismy sulfidických ložisek

• oxidují sulfidy a Fe2+:

(Singer a Stumm 1970)

• známé od 40. let 20. století• růst nezávislý na sluneční energii (ale na kyslíku jako

produktu fotosyntézy ano)• diverzitu těchto organismů známe lépe než v běžné

půdě• rozsáhlé komerční využití: biologická těžba (Cu, Au),

čištění důlních vod

Baker a Banfield 2003

A je tedy ještě co zkoumat?

•velmi dobře známe diverzitu mikroorganismů, ale to neznamená, že tušíme, jak žijí•o interakcích mezi nimi se běžně uvažuje stylem, jako by žádné nebyly•v technické praxi se pak využívá Acidithiobacillus ferrooxidans jako všelék, i tam, kde se vůbec nehodí

V technologickém využití tak navzdory stovkám studií vládne empirie:•např. Heinzel et al. 2009: Bioreaktor na čištění důlních vod inokulován A. ferrooxidans a L. ferrooxidans, po několika měsících linka sice fungovala, avšak s úplně jinými bakteriemi, které tam nikdo nepředpokládal... (ale mohl!)

Zlaté Hory• ideální modelový ekosystém sulfidických rud• různé fáze supergenních procesů na jedné lokalitě• 15 vzorků, 618 klonů, 148 druhů

Co jsme zjistili• 1. dají se rozlišit 3 hlavní typy prostředí: rozpouštění rud,

kyselé vody, gossan• 2. existuje několik bakteriálních konsorcií pro různé složení

vod, mezi nimi ostré hranice, mění se v čase• 3. patrně zde máme ukázku prostředí, kde právě probíhá adaptace některých bakterií na extrémní podmínkyFalteisek L., Čepička I. 2012: Microbiology of diverse acidic and non-acidic microhabitats within a sulfidic ore mine. Extremophiles 16, 911-922.

Modelové prostředí s málo druhy– kyselé důlní vody v místech, kde se oxidují sulfidy

Vznik kyselých vod•převažují nepopsaná archea a Leptospirillum

•rozpouštění alumosilikátů – neutralizace?

Společenstva vodních vývěrů

Lze dělit podle několika kritérií:

1. Průtok

• kontinuální tok – „soploidy“ astreamery

• filtrace - brčka

2. Fyzikálně chemické podmínky

• vody s pH <3 a vysokou mineralizací

• vody s pH ≤3 a nízkou mineralizací

• vody s pH >3

3. Fáze životního cyklu

• rostoucí

• odumírající

Nejextrémnější společenstva• oxidují Fe• omezené na vody o pH <3• oxidace, srážení, sorpce• převažují jen 2 druhy bakterií

Gossan•při povrchu ložiska

•sulfidy (téměř) chybí, malá mineralizace vod

•pestré společenstvo bakterií

•sekundární minerály

•amorfní oxohydroxidy Al

•alumogel

•různé minerály Cu, Zn, Pb

•goethit

•uvolňují se a opět usazují

•hranice s kyselým prostředím mnohdy velmi tenká

Acidovorax avenaeGallionella sp.Dokdonella sp.GematimonadetesLegionellales

Thermoplasmatalesnezn. Euryaercheota

Ralstonia picketiiThiohalomonas sp.ChloroflexiLegionellalesCyanobacteria?Herbaspirillum sp.OP3.......

nezn. Crenarcheota

Ralstonia picketiiNitrosospira sp. Gallionella sp.nezn. betaproteobakterieAcidovorax avenae

Proč stále zkoumat Zlaté Hory?• Během posledních 10 let

exponenciálně přibývá studií mikrobiální diverzity

• Už poznáme komunity z různých prostředí, dokážeme detekovat gradienty

• Problém se objeví, když porovnáme více vzorků z jednoho typu prostředí:• Asi 70 % bakterií se podaří najít

jen v jednom vzorku a chybí už o pár metrů vedle

• Vzorky půdy z několika míst v rámci 1 ha se liší podobně jako vzorky z různých kontinentů

Nemergut et al. 2011

Z toho plynou otázky:•jsou tedy bakterie kosmopolitní nebo ne?•je diverzita dána podmínkami prostředí, konkurencí nebo náhodou?•má smysl mluvit o druzích, nebo jsou tvořené mikroorganismy jen příležitostnými seskupeními genů?

Jak z toho ven?•A co srovnávat jednoduché a dobře známé komunity s malou diverzitou?

Problém je, že taková prostředí se často nevidí, minimálně jedno ale přece známe:

Závěr• v ZH by se mohlo „vyřádit“ ještě mnoho badatelů ze

základního i prakticky zaměřeného výzkumu• mluvíme samozřejmě o světovém, nikoliv lokálním výzkumu• z pohledu biologicky podložené ochrany přírody je taková

lokalita velice cenná, i když je:– druhově chudá (ale zvyšuje beta diverzitu krajiny)– toxická (to podmiňuje tu unikátnost; stačí zamezit

nekontrolovanému šíření kontaminace do okolí)– velmi ovlivněná člověkem (to je v ČR úplně vše včetně Boubína)

• naopak les vysázený po aplanaci dolu je biologicky a ochranářsky takřka bezcenný

• rozumnou ochranu lokality lze velmi dobře skloubit např. turistickým zpřístupněním části podzemí

• pokud je zlikvidujeme, ani nevíme, co vše se navždy zničí

Děkuji za pozornost !