Egyes mélytengeri mikrobák eddig ismeretlen módon termelnek oxigént. Az energiatermelés érdekében a 'Nitrosopumilus maritimus' archaea faj az ammóniát oxigén jelenlétében nitráttá oxidálja. De amikor a kutatók a mikrobákat légmentesen záródó tartályokba zárták, fény és oxigén nélkül, még mindig képesek voltak O-t termelni2 az ammónia nitritté történő oxidációjához használható.
Az óceánok kulcsszerepet játszanak a légkör oxigénszintjének fenntartásában. Körülbelül 70%-a oxigén a légkörben tengeri növények termelik, az esőerdők adják a Föld oxigénjének nagyjából egyharmadát (28%), a fennmaradó 2 százalékot FöldAz oxigén más forrásokból származik. Az óceán oxigént termel az óceáni növények (fitoplankton, hínár és algaplankton) fotoszintézisével.
Az óceánban azonban él néhány mikrobából álló csoport, amelyek sötétben, napfény hiányában oxigént termelnek a fotoszintézistől eltérő folyamat révén. Nitrosopumilus maritimus most ezen képessége alapján csatlakozott ehhez a maroknyi mikrobák csoportjához.
Az archaeák (vagy archaebaktériumok) egysejtű mikrobák, amelyek szerkezetükben hasonlítanak a baktériumokhoz (tehát az archaeák és a baktériumok is prokarióták), de evolúciósan különböznek a baktériumoktól és eukarióták, így az élő szervezetek harmadik csoportját alkotják. Archaea lakik környezetek alacsony oxigéntartalmú és obligát anaerobok (azaz nem képesek túlélni a normál légköri oxigénszintet), például a halofilek rendkívül sós környezetben élnek, a metanogének metánt termelnek, a termofilek rendkívül meleg környezetben stb.
Az óceánok mikrobiális planktonjainak mintegy 30%-át ammónia-oxidáló archaea (AOA) alkotja, amely a nitrit-oxidáló baktériumokkal (NOB) együtt az óceánok túlnyomó szervetlen nitrogénforrását adja, és kulcsszerepet játszik az óceáni nitrogénkörforgásban.
Mindkét archaeáról, azaz az AOA-ról és a NOB-ról ismert, hogy a molekuláris oxigéntől függ (O2) az ammónia nitritté oxidálásában.
NH3 + 1.5 O2 → NEM2- + H2O+H+
Mégis, ezek az archaeák bőségesen megtalálhatók anoxikus tengeri környezetben, ahol az oxigénszint nagyon alacsony vagy akár nem is észlelhető. Ez nagyon meglepő, különösen annak fényében, hogy nincs ismert anaerob anyagcseréjük. Energiaanyagcseréjükhöz oxigénre van szükség, mégis olyan környezetben találhatók, ahol az oxigén nem mutatható ki. Hogyan csinálják?
Ennek kivizsgálására a kutatók végezte az archaeák inkubációit Nitrosopumilus maritimus rendkívül alacsony oxigénkoncentrációnál nanoban (10-9) hatótávolság. Azt találták, hogy az oxigén kimerülése után az archaeák képesek voltak kis mennyiségű oxigént termelni anoxikus körülmények között. Előállították O2 magának az ammóniának az oxidációjához, miközben a nitritet dinitrogén-oxiddá redukálja (N2O) és dinitrogén (N2).
Ez a tanulmány megmutatta az anaerob ammónia oxidáció útját (hogyan O2 gyártó: Nitrosopumilus maritimus oxigénszegény óceáni környezetben lehetővé teszi számukra, hogy az ammóniát nitráttá oxidálják, hogy energiát termeljenek). Feltárta az N új útvonalát is2 termelés a mélyben tenger környezetben.
***
Források:
- Kraft B., et al 2022. Oxigén- és nitrogéntermelés egy ammóniát oxidáló archeon által. Tudomány. 6. január 2022., 375. kötet, 6576. szám, 97–100. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe6733
- Martens-Habbena W. és Qin W., 2022. Régészeti nitrifikáció oxigén nélkül. Tudomány. 6. január 2022. 375. évf., 6576. szám, 27–28. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abn0373
***
