Морские микроорганизмы, способные производить кислород в темноте
Многие виды животных нуждаются в кислороде на протяжении всей своей жизни. И главная причина того, что наша атмосфера богата кислородом, — это механизм фотосинтеза, возможный у растений, водорослей и цианобактерий. Этот механизм не мог бы происходить без солнечного света. Однако недавно исследователи обнаружили, что nitosopumilus maritimus, окислитель аммиака, присутствующий на океанских глубинах, может производить небольшое количество кислорода в аноксических условиях без доступа света.
Содержание статьи:
Аммиак-окисляющие археи (АОА) являются одной из наиболее распространенных групп микроорганизмов в океане и являются основными участниками азотного цикла. Аммиак (NH3) окисляется до азота (NO2-), а затем до других форм азота. Для этого процесса необходим кислород, а AOA обычно живут в среде с повышенным содержанием кислорода. Исследователи из Университета Южной Дании обнаружили, что в отсутствие кислорода эти микроорганизмы могут производить кислород, необходимый для реакции с нитритами.
Известно, что другие микроорганизмы также способны производить кислород в отсутствие света, но в принципе только в очень специфических средах в ограниченных количествах. Nitosopumilus maritimus, рассматриваемый здесь, является не только одним из самых маленьких известных организмов (около 200 нанометров), но и особенно распространен в море. «Эти микробы настолько распространены, что каждая пятая клетка в ведре морской воды — одна из них», — говорит Дон Кэнфилд, профессор экологии Университета Южной Дании и соавтор исследования, в котором сообщается об этом исследовании.
Небольшое количество, но достаточное для выживания
Эти микроорганизмы очень распространены в океане и выживают даже при недостатке кислорода. Им необходим кислород для энергетического метаболизма, так почему же они присутствуют в этих анаэробных средах? Была ли у них какая-либо функция? Чтобы ответить на эти вопросы, исследователи взяли образцы этих микроорганизмов и изучили их поведение в лаборатории в зависимости от уровня кислорода в окружающей среде.
Читайте также: ИИ, способный выявлять психические расстройства, анализируя посты в социальных сетях
Исследователи из Дартмутского колледжа (США) разработали искусственный интеллект (ИИ), который может анализировать сообщения, размещенные в социальных..
Вода, помещенная в богатую кислородом среду, постепенно потребляет весь имеющийся в природе кислород. Однако, как только уровень кислорода был полностью израсходован, микроорганизмы, погруженные в темноту, начали расти; Archeya производила собственный кислород, предположительно, путем индуцирования оксида азота, говорят исследователи. В то же время микроорганизм создавал диазот. Изотопная маркировка соединений азота выявила ряд реакций, которые привели к образованию нитрита, ожидаемого конечного продукта метаболизма.
Хотя эта способность впечатляет, ученые отмечают, что количество производимого кислорода относительно невелико и не может повлиять на уровень кислорода на нашей планете. Однако это позволяет данным микроорганизмам выживать и даже помогать другим организмам. Крафт, доцент кафедры биологии и соавтор исследования, говорит: «Исследование — это большой шаг в правильном направлении.
Но главное в этом открытии то, что Nitosopumilus maritimus не только способен производить азот и кислород, но и вносит значительный вклад в удаление биодоступного азота из окружающей среды.
Ранее неизвестная часть азотного цикла
Азот является основным компонентом органических веществ и используется в составе аминокислот и нуклеола ДНК. Поэтому для всех живых организмов азотный цикл, происходящий на суше и в море, так же важен, как и фотосинтез. Во-первых, азотфиксирующие бактерии производят аммиак из атмосферного азота. Во-вторых, в присутствии кислорода другие бактерии превращают аммиак (NH3), нитрит (нет.2 — ) и нитрат (нет.3 — ). Наконец, другие микроорганизмы участвуют в восстановлении оксида азота (NO), оксида азота (NO) (они участвуют в восстановлении нитрата из нитрата и нитрата2(O) и до азота (N2), в конечном итоге возвращаясь в атмосферу.
Последовательность реакций, инициируемых Nitososopumilus maritimus, по-видимому, несколько отличается, поскольку производство кислорода связано с производством газообразного азота. «Метаболический путь до конца не определен, но, вероятно, включает оксид азота и оксиды азота как важные промежуточные продукты», — говорят исследователи. «Хотя известно, что AOA поддерживает глобальный азотный цикл, исследователи не ожидали обнаружить такой механизм». Они и не обнаружили. И если такой образ жизни более распространен в океанах, чем они думали, это поставит под сомнение их понимание морского азотного цикла.
Следующий шаг — изучение этого явления в Институте водных исследований путем снижения содержания кислорода в разных точках Мирового океана. Исследовательская группа уже взяла образцы из Мерригар-фьорда в Дании и вскоре будет изучать воду у берегов Мексики и Коста-Рики.
