Хемосинтез Виноградского: жизнь на энергии неорганических веществ

Как это было

Виноградский окончил Петербургский университет в 1881 году, работал в лаборатории ботаника А. С. Фаминцына, а в 1885 году уехал в Страсбург к ботанику Антону де Бари. Темой стали нитчатые бактерии Beggiatoa — они образуют белые налёты в сероводородных источниках. Тогда считали, что эти бактерии сами выделяют сероводород.

Виноградский выращивал нити прямо на предметном стекле в капле сероводородной воды, которую менял несколько раз в день, и неделями следил за ними под микроскопом. Оказалось, что в сероводородной воде клетки быстро наполняются крупинками серы, а без неё запасы серы исчезают. Де Бари спрашивал, зачем бактериям столько серы. Ответ пришёл Виноградскому по дороге домой: сера окисляется дальше, до серной кислоты.

Как это работало

Большинство организмов получают энергию, окисляя готовые органические вещества, а растения — от света. Серобактерия устроена иначе: она поглощает сероводород, окисляет его до серы, складывает серу внутри клетки, а затем окисляет её до серной кислоты. Энергия этих реакций заменяет ей «топливо» из органики. Позже Виноградский назвал такой тип обмена аноргоксидацией.

Строгое доказательство того, что подобные бактерии строят своё тело из углекислого газа, он получил уже в Цюрихе — на нитрифицирующих бактериях, которые окисляют аммиак и растут на чисто минеральной среде.

Что было дальше

В 1891–1912 годах Виноградский заведовал отделом общей микробиологии Института экспериментальной медицины в Петербурге. В 1893 году он выделил из почвы бактерию, усваивающую азот воздуха. Его метод элективных культур — создавать условия, в которых растёт только микроб с нужной функцией, — остаётся базовым в микробиологии. С 1922 года учёный работал во Франции, в Институте Пастера. Хемосинтезирующие бактерии участвуют в круговоротах серы, азота и железа в природе.