Някои микроби в дълбокото море произвеждат кислород по неизвестен досега начин. За да генерира енергия, видът архея „Nitrosopumilus maritimus“ окислява амоняка в присъствието на кислород до нитрат. Но когато изследователите запечатаха микробите в херметически затворени контейнери, без светлина или кислород, те все още бяха в състояние да произвеждат O2 за използване при окисляване на амоняк до нитрит.
Океаните играят ключова роля в поддържането на нивото на кислород в атмосферата. Около 70% от кислород в атмосферата се произвежда от морски растения, тропическите гори представляват приблизително една трета (28%) от кислорода на Земята, останалите 2% от ЗемяКислородът идва от други източници. Океанът произвежда кислород чрез фотосинтеза от океанските растения (фитопланктон, водорасли и планктон от водорасли).
Въпреки това, има група от няколко вида микроби, живеещи в океана, които произвеждат кислород в тъмното, при липса на слънчева светлина, чрез процес, различен от фотосинтезата. Nitrosopumilus maritimus сега се присъедини към тази група от шепи микроби въз основа на тази способност.
Археите (или архебактериите) са едноклетъчни микроби, подобни на бактериите по структура (следователно и археите, и бактериите са прокариоти), но еволюционно различни от бактериите и еукариоти, като по този начин образуват трета група живи организми. Археите живеят в среда с ниско съдържание на кислород и са задължителни анаероби (което означава, че не могат да оцелеят при нормално ниво на кислород в атмосферата), например, халофилите живеят в изключително солена среда, метаногените произвеждат метан, термофилите живеят в изключително гореща среда и т.н.
Около 30% от микробния планктон в океаните се състои от археи, окисляващи амоняк (AOA), които заедно с окисляващи нитрити бактерии (NOB) осигуряват преобладаващия източник на неорганичен азот в океана и играят ключова роля в океанския азотен цикъл.
Известно е, че и двете археи, т.е. AOA и NOB, зависят от молекулния кислород (O2) при окисляване на амоняк до нитрит.
NH3 + 1.5 XNUMX2 → НЕ2- + Н2О + Н+
И все пак, тези археи се срещат в изобилие в аноксична морска среда с много ниски или дори неоткриваеми нива на кислород. Това е много изненадващо, особено с оглед на факта, че те нямат известен анаеробен метаболизъм. Техният енергиен метаболизъм изисква кислород, но те се намират в среди, където кислородът е неоткриваем. Как го правят?
За да проучи това, изследователи извършени инкубации на археите Nitrosopumilus maritimus при изключително ниски концентрации на кислород в нано (10-9) диапазон. Те открили, че след изчерпване на кислорода, археите са били в състояние да произвеждат малки количества кислород при аноксични условия. Те произведоха О2 за окисление на самия амоняк, като едновременно с това се редуцират нитритите до азотен оксид (N2О) и диазот (N2).
Това проучване показа пътя на анаеробно окисление на амоняк (как O2 производство от Nitrosopumilus maritimus в бедна на кислород океанска среда им позволява да окисляват амоняка до нитрат, за да генерират енергия). Той също така разкри нов път на N2 производство в дълбочина море среда.
***
Източници:
- Крафт Б., и др 2022. Производство на кислород и азот от археон, окисляващ амоняк. наука. 6 януари 2022 г. Том 375, брой 6576 стр. 97-100. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe6733
- Martens-Habbena W., and Qin W., 2022. Археална нитрификация без кислород. наука. 6 януари 2022 г. Том 375, брой 6576 стр. 27-28. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abn0373
***
