Новы новы спосаб вытворчасці кіслароду ў акіяне

Некаторыя мікробы ў марскіх глыбінях выпрацоўваюць кісларод невядомым дагэтуль спосабам. Для выпрацоўкі энергіі архей віду Nitrosopumilus maritimus акісляе аміяк у прысутнасці кіслароду да нітратаў. Але калі даследчыкі запячаталі мікробы ў герметычныя кантэйнеры без святла і кіслароду, яны ўсё яшчэ змаглі вырабляць O₂ для выкарыстання пры акісленні аміяку да нітрытаў.  

Акіяны гуляюць ключавую ролю ў падтрыманні ўзроўню кіслароду ў атмасферы. Каля 70% ад кісларод у атмасферы выпрацоўваецца марскімі раслінамі, на трапічныя лясы прыпадае прыкладна адна траціна (28%) кіслароду Зямлі, астатнія 2% Зямлякісларод паступае з іншых крыніц. Акіян вырабляе кісларод праз фотасінтэз акіянічнымі раслінамі (фітапланктон, ламінарыя і планктон водарасцяў).  

Аднак існуе група нешматлікіх відаў мікробаў, якія жывуць у акіяне, якія выпрацоўваюць кісларод у цемры, пры адсутнасці сонечнага святла, праз працэс, адрозны ад фотасінтэзу. Nitrosopumilus maritimus цяпер далучыўся да гэтай групы жмень мікробаў на аснове гэтай здольнасці.  

Археі (або архебактэрыі) - гэта аднаклетачныя мікробы, падобныя на бактэрыі па структуры (такім чынам, і археі, і бактэрыі з'яўляюцца пракарыётамі), але эвалюцыйна адрозніваюцца ад бактэрый і эукарыёты, утвараючы такім чынам трэцюю групу жывых арганізмаў. Археі жывуць у асяроддзях з нізкім утрыманнем кіслароду і з'яўляюцца аблігатнымі анаэробамі (гэта значыць, што яны не вытрымліваюць нармальнага ўзроўню кіслароду ў атмасферы), напрыклад, галафілы жывуць у вельмі салёнай асяроддзі, метаногены выпрацоўваюць метан, тэрмафілы жывуць у надзвычай гарачых асяроддзях і г.д.  

Каля 30% мікробнага планктону акіянаў складаюцца з архей, якія акісляюць аміяк (AOA), якія разам з бактэрыямі, якія акісляюць нітрыты (NOB) з'яўляюцца пераважнай крыніцай неарганічнага азоту ў акіяне і гуляюць ключавую ролю ў акіянскім цыкле азоту.  

Абедзве гэтыя археі, г.зн., AOA і NOB, як вядома, залежаць ад малекулярнага кіслароду (O₂) пры акісленні аміяку да нітрытаў.  

NH₃ + 1.5 О₂ → НЕ₂^- + Н₂О + Н⁺  

Тым не менш, гэтыя археі ў вялікай колькасці сустракаюцца ў бязкіслых марскіх асяроддзях з вельмі нізкім або нават невызначаным узроўнем кіслароду. Гэта вельмі дзіўна, асабліва з улікам таго, што яны не маюць вядомага анаэробнага метабалізму. Іх энергетычны абмен патрабуе кіслароду, але яны сустракаюцца ў асяроддзях, дзе кісларод не выяўляецца. Як яны гэта робяць?  

Каб даследаваць гэта, в Даследнікі праводзілі інкубацыі архей Nitrosopumilus maritimus пры надзвычай нізкай канцэнтрацыі кіслароду ў нана (10^-9) дыяпазон. Яны выявілі, што пасля знясілення кіслароду археі былі здольныя вырабляць невялікую колькасць кіслароду ў бязкіслых умовах. Яны вырабілі О₂ для акіслення самога аміяку з адначасовым аднаўленнем нітрытаў да закісу азоту (N₂О) і дыазоту (Н₂). 

Гэта даследаванне паказала шлях анаэробнага акіслення аміяку (як O₂ вытворчасць па Nitrosopumilus maritimus у акіянскім асяроддзі з бедным кіслародам дазваляе ім акісляць аміяк да нітратаў для атрымання энергіі). Ён таксама адкрыў новы шлях Н₂ вытворчасці ў глыб мора серада. 

*** 

Крыніцы:  

1. Крафт Б., і інш 2022. Вытворчасць кіслароду і азоту археонам, які акісляе аміяк. Навука. 6 студзеня 2022 г. Т. 375, выпуск 6576 С. 97-100. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe6733 

2. Martens-Habbena W., and Qin W., 2022. Археальная нитрификация без кіслароду. Навука. 6 студзеня 2022 г. Т. 375, Вып. 6576 С. 27-28. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abn0373 

***