Некоторые микробы в глубоководных районах производят кислород неизвестным до сих пор способом. Чтобы вырабатывать энергию, археи вида Nitrosopumilus maritimus окисляют аммиак в присутствии кислорода до нитрата. Но когда исследователи поместили микробы в герметичные контейнеры без света и кислорода, они все же смогли производить O.2 для использования в окислении аммиака до нитрита.
Океаны играют ключевую роль в поддержании уровня кислорода в атмосфере. Около 70% кислород в атмосфере производится морскими растениями, на долю тропических лесов приходится примерно одна треть (28%) кислорода Земли, остальные 2 процента ЗемляКислород поступает из других источников. Океан производит кислород посредством фотосинтеза океаническими растениями (фитопланктоном, водорослями и планктоном из водорослей).
Однако существует группа из нескольких видов микробов, живущих в океане, которые производят кислород в темноте, в отсутствие солнечного света, посредством процесса, отличного от фотосинтеза. Нитрозопумилюс приморский теперь присоединился к этой группе горстки микробов на основе этой способности.
Археи (или архебактерии) — одноклеточные микробы, сходные с бактериями по строению (следовательно, и археи, и бактерии являются прокариотами), но эволюционно отличные от бактерий и эукариоты, образуя таким образом третью группу живых организмов. Археи живут в средах с низким содержанием кислорода и являются облигатными анаэробами (что означает, что они не могут выжить при нормальном уровне кислорода в атмосфере), например, галофилы живут в чрезвычайно соленой среде, метаногены производят метан, термофилы живут в очень жаркой среде и т. д.
Около 30% микробного планктона океанов составляют аммиакокисляющие археи (АОА), которые вместе с нитритокисляющими бактериями (НОБ) обеспечивают преобладающий источник неорганического азота в океане и играют ключевую роль в круговороте азота в океане.
Известно, что обе эти две археи, т. е. АОА и НОБ, зависят от молекулярного кислорода (O2) при окислении аммиака до нитрита.
NH3 + 1.5 О2 → НЕТ2– + H2О + Н+
Тем не менее, эти археи в изобилии встречаются в бескислородной морской среде с очень низким или даже неопределяемым уровнем кислорода. Это очень удивительно, особенно с учетом того факта, что у них нет известного анаэробного метаболизма. Для их энергетического метаболизма требуется кислород, но они обитают в среде, где кислород не обнаруживается. Как они это делают?
Чтобы исследовать это, исследователи провел инкубацию архей Нитрозопумилюс приморский при чрезвычайно низких концентрациях кислорода в нано (10-9) диапазон. Они обнаружили, что после истощения кислорода археи были способны производить небольшое количество кислорода в бескислородных условиях. Они произвели О2 для окисления самого аммиака с одновременным восстановлением нитрита до закиси азота ( N2O) и диазот (N2).
Это исследование показало путь анаэробного окисления аммиака (как O2 производство по Нитрозопумилюс приморский в обедненной кислородом океанской среде позволяет им окислять аммиак до нитратов для выработки энергии). Он также обнаружил новый путь N2 производство в глубине море окружающей среды.
источники:
- Крафт Б., и др. 2022. Производство кислорода и азота окисляющими аммиак археями. Наука. 6 января 2022 г. Том 375, выпуск 6576, стр. 97–100. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe6733
- Мартенс-Хаббена В. и Цинь В., 2022. Нитрификация архей без кислорода. Наука. 6 января 2022 г. Том 375, выпуск 6576, стр. 27–28. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abn0373
