Первые результаты комплексных исследований
современных микроорганизмов физико-химическими
и минералого-геохимическими методами
В. И. Силаев, А. В. Кокин, Н. В. Павлович, С. Н. Шанина,
Д. В. Киселева, Е. А. Васильев, О. В. Мартиросян,
И. В. Смолева, В. Н. Филиппов, А. Ф. Хазов, А. С. Шуйский,
Т. Н. Щемелинина, Г. В. Игнатьев, А. В. Слюсарь
First results of complex studies of modern microorganisms
by physico-chemical and mineral-geochemical methods
V. I. Silaev, A. V. Kokin, N. V. Pavlovich, S. N. Shanina,
D. V. Kiseleva, E. A. Vasiliev, O. V. Martirosyan,
I. V. Smoleva, V. N. Philippov, A. F. Khazov, A. S. Shuisky,
T. N. Schemelinina, G. V. Ignatiev, A. V. Slyusar
DOI: 10.19110/geov.2021.9.1
Исследованы 14 образцов грамотрицательных и грамположительных бактерий, одноклеточных дрожжей и зеленых водорослей с использованием оптической, атомно-силовой и аналитической сканирующей электронной микроскопии, термического анализа, газовой хроматографии, инфракрасной спектроскопии, масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой и изотопной масс-спектрометрии. По форме клетки микроорганизмы варьируются от палочковидных до чечевицеподобных и глобуло-коккообразных, по размеру — от мезонанометровых до микрометровых. Между крайними размерами клеток установлена сильная положительная корреляция. В химическом составе исследованных микроорганизмов обнаружена примесь неорганических химических элементов — Mg, Ca, Ba, Sr, Si, Na, K, Cu, Zn, P, S, Cl — и субмикронные по размеру выделения минеральных фаз — карбонатов, фосфатсульфатов, гидрогенсульфатфосфатов, гидрогенфосфатов, галита, каолинита, металлических сплавов латунного состава, бадделеита. В число 45 микроэлементов, выявленных в микроорганизмах, входят 7 элементов-эссенциалов (Э), 17 физиогенно-активных (ФА) и 19 абиотических (АБ). Суммарная концентрация микроэлементов колеблется в диапазоне 0.003—0.26 мас. %. Значение эссенциального коэффициента — Э/АБ — составляет в среднем 196 ± 153. Микроорганизмы характеризуются смешанным жиробелковым элементным составом. В них выявлены 14 аминокислот, относящихся к алифатической, ароматической, основной, кислой, гидроксильной, имино и серусодержащей группам. Суммарное содержание аминокислот колеблется от 409 до 942 (682 ± 221) мг/г. До половины аминокислот представлены левым (L) и правым (D) энантиомерами. Степень рацемизации (D/L) колеблется в пределах 0.01—0.37. Наиболее изотопно-тяжелым составом углерода в сочетании с относительно изотопно-лёгким азотом характеризуются дрожжи Rhodotorula glutinis и микроводоросли Chlorella vulgaris. В бактериях установлен статистически более лёгкий углерод в сочетании со значительно более тяжелым азотом. По ряду свойств — химическому составу органического вещества, микроэлементам, степени обогащения элементами-антибионтами, содержанию аминокислот и степени их рацемизации — грамотрицательные и грамположительные бактерии различаются. В целом же исследованные биологические микроорганизмы по элементному и аминокислотному составу, изотопии углерода и азота принципиально отличаются от абиогенных органических веществ, выявленных в метеоритах и продуктах современного вулканизма.
Ключевые слова: мультидисциплинарные научные исследования, бактерии, одноклеточные дрожжи, хлорелла, микростроение, химический и аминокислотный состав, микроэлементы, изотопный состав углерода и кислорода, абиогенное органическое вещество в метеоритах и продуктах современного вулканизма.
We studied 14 samples of gram-negative and gram-positive bacteria, unicellular yeasts and green algae using optical, atomic force and analytical scanning electron microscopy, thermal analysis, gas chromatography, infrared spectroscopy, inductively coupled plasma mass spectrometry and isotope mass spectrometry. In shape, the cells of microorganisms vary from rod-shaped to lenticular and coccoid, in size they range from mesonanometer to micrometer. A strong positive correlation was found between the extreme cell sizes. An admixture of inorganic chemical elements — Mg, Ca, Ba, Na, K, Cu, Zn, P, S, Cl and submicron-sized precipitates of mineral phases — carbonates, phosphate sulfates, hydrogen sulfate phosphates, hydrogen phosphates, halite, kaolinite, was found in the chemical composition of the studied microorganisms, metal alloys of brass composition, baddeleyite. Among the 45 microelements identified in microorganisms, there were 7 essential elements (E), 17 physiogenically active (FA) and 19 abiotic (AB). The total concentration of trace elements ranged from 0.003—0.26 wt. %. The value of the essential coefficient — E / AB — averaged 196 ± 153. Microorganisms were characterized by a mixed fat-protein elemental composition, they contained 14 amino acids belonging to the aliphatic, aromatic, basic, acidic, hydroxyl, imino and sulfur-containing groups. The total amino acid content ranged from 409 to 942 (682 ± 221) mg/g. Up to half of the amino acids were represented by the left (L) and right (D) enantiomers. The degree of racemization (D / L) ranged from 0.01 to 0.37. Yeast and chlorella were characterized by the most isotopically heavy composition of carbon in combination with relatively isotopically light nitrogen. In bacteria, a statistically lighter carbon was found in combination with a much heavier nitrogen. According to a number of properties — the chemical composition of organic matter, microelements, the degree of enrichment with antibiotic elements, the content of amino acids and the degree of their racemization — gram-negative and gram-positive bacteria differed. In general, the studied biological microorganisms were fundamentally different from the abiogenic organic substances found in meteorites and products of modern volcanism regarding their elemental and amino acid composition, carbon and nitrogen isotopes.
Keywords: multidisciplinary research, bacteria, unicellular yeast, chlorella, microstructure, chemical and amino acid composition, trace elements, isotopic composition of carbon and oxygen, abiogenic organic matter in meteorites and products of modern volcanism.
 Скачать полный текст / Download full text
|
3—33
|
От минералов к новым материалам.
Приоритеты в производстве материалов в XXI веке
А. М. Асхабов
From minerals to new materials. Priorities
in the production of materials in the 21st century
A. M. Askhabov
DOI: 10.19110/geov.2021.9.2
Рассмотрены характерные особенности поиска, производства и проектирования новых материалов в современных условиях. Обсуждается произошедшая смена парадигмы в производстве материалов, связанная с переходом от производства материалов на основе опыта к целенаправленному созданию материалов на основе знаний и новых технологий. В текущей повестке инновационного материаловедения — «умные» материалы и природоподобные технологии. Реальностью стали нанотехнологии, способные контролировать и управлять веществом и процессами в нанометровом масштабе. На основе анализа текущих тенденций указаны приоритеты нового этапа в производстве (творении) новых материалов. Серьезные прорывы ожидаются в следующих направлениях: 1) использование новых нанотехнологических идей, предполагающих прямое воздействие и операции над отдельными атомами; 2) создание «умных» материалов, материалов-приборов, материалов-машин; 3) изобретение, прогнозирование и дизайн новых материалов, отсутствующих в природе; 4) производство материалов в экстремальных условиях и материалов для эксплуатации в экстремальных условиях; 5) производство биоорганических материалов и материалов, воспроизводящих живое вещество; 6) развитие так называемых природоподобных технологий.
Ключевые слова: материалы на минеральной основе, инновационные материалы, нанотехнологии, творение материалов, материалы будущего.
The characteristic features of the search, production and engineering of new materials in modern conditions are considered. We discuss the change of paradigm in materials production, associated with the transition from experience-based production of materials to the task-oriented production of materials based on knowledge and new technologies. The current agenda of innovative materials science includes “smart” materials and nature-like technologies. Nanotechnology has become a reality, capable of controlling and operating matter and processes on the nanometer scale. The priorities of the new stage of production (creation) materials are indicated.
A great leap forward is expected in the following directions: 1) application of new nanotechnological concepts suggesting direct influence and action on separate atoms; 2) creating “smart” materials, materials — devices, materials — machines; 3) discovering, forecasting and design of new material absent in the nature; 4) producing materials under extreme conditions and for extreme conditions; 5) producing bioorganic materials and materials reproducing living matter; 6) developing so-called nature-like technologies.
Keywords: mineral-based materials, innovative materials, nanotechnology, material creation, materials of the future.
Скачать полный текст / Download full text
|
34—38
|
Неизвестное письмо Л. А. Попугаевой из архива
профессора Д. П. Григорьева
Ю. Л. Войтеховский
Unknown letter of L. A. Popugaeva from the archive
of Professor D. P. Grigoriev
Yu. L. Voytekhovsky
DOI: 10.19110/geov.2021.9.4
В статье публикуются ранее неизвестные документы о Л. А. Попугаевой из личного архива профессора Д. П. Григорьева, хранящиеся в комиссии по истории Российского минералогического общества: ее письмо из Нюрбы от 5 августа 1956 года, письмо из ВСЕГЕИ с просьбой о руководстве аспиранткой Л. А. Попугаевой, письмо из ЦНИЛКС с просьбой о консультации за подписью самой Л. А. Попугаевой, а также повестки о заседаниях Минералогического общества и защитах диссертаций по алмазной проблеме. Все документы оригинальны, атрибутированы и хронологически соотнесены с ранее опубликованными документами. Они весьма ценны для истории минералогии как фактические свидетельства далеких событий. В первую очередь документы отмечают основные этапы жизни и научной деятельности выдающегося геолога, первооткрывателя коренных алмазов в Якутии Л. А. Попугаевой. Во-вторых, они показывают ее активную деятельность на последнем профессиональном поприще — при изучении камнесамоцветного сырья северо-запада России, главным образом Кольского полуострова. Статья приурочена к дате безвременной гибели Л. А. Попугаевой.
Ключевые слова: Л. А. Попугаева, Д. П. Григорьев, Нюрба, ВСЕГЕИ, ЦНИЛКС, ВНИИювелирпром, камнесамоцветное сырье.
The article publishes previously unknown documents about L. A. Popugaeva from the personal archive of Professor D. P. Grigoriev, stored in the Commission on the History of the Russian Mineralogical Society: her letter from Nyurba dated August 5, 1956, a letter from VSEGEI with a request for guidance of a graduate student L. A. Popugaeva, a letter from CNILKS with a request for consultation signed by L. A. Popugaeva herself, as well as agendas for meetings of the Mineralogical Society and dissertations on the diamond problem. All documents are original, attributed and chronologically correlated with previously published documents. They are very valuable for the history of mineralogy as actual evidence of distant events. First of all, the documents mark the main stages of the life and scientific activity of an outstanding geologist, the discoverer of indigenous diamonds in Yakutia, L. A. Popugaeva. Secondly, they show her activity in the last professional field — the study of gemstone raw materials of the North-West Russia, mainly the Kola Peninsula. The article is dedicated to the date of the untimely death of L. A. Popugaeva.
Keywords: L. A. Popugaeva, D. P. Grigoriev, Nyurba, VSEGEI (All-Union Geological Institute), VNIIyuvelirprom (Institute of Jewelry Industry), CNILKS (Central Laboratory of Research of semiprecious stones), semi-precious raw materials.
Скачать полный текст / Download full text
|
45—51
|
