На дне океана нашли вырабатывающих кислород микробов

Для большей части жизни на Земле кислород необходим, и солнечный свет обычно необходим для производства этого кислорода. Но по захватывающему повороту событий исследователи поймали распространенного обитающего в океане микроба, нарушающего все правила.

Ученые обнаружили, что микроб под названием Nitrosopumilus maritimus и несколько его двоюродных братьев, называемых археями, окисляющими аммиак (AOA), способны выживать в темных, обедненных кислородом средах, производя кислород самостоятельно. Они делают это, используя биологический процесс, которого раньше не видели.

Хотя ранее было установлено, что эти микробы могут жить в среде с дефицитом кислорода, остается неясным, что они там делают и как они остаются в живых до тех пор, пока живут. Это послужило источником вдохновения для этого нового исследования.

"Эти парни действительно изобилуют океанами, где они играют важную роль в круговороте азота", — говорит микробиолог Беате Крафт из Университета Южной Дании.

"Для этого им нужен кислород, поэтому давняя загадка, почему их также очень много в водах, где нет кислорода. Мы думали, они просто болтаются там без функции? Это какие-то клетки-призраки?"

Наберите ведро морской воды из океана, и каждая пятая клетка будет одним из этих организмов - настолько они распространены. Здесь исследователи удалили микробы из их естественной среды обитания и перенесли в лабораторию.

Команда хотела поближе взглянуть на то, что произойдет, когда весь доступный кислород исчезнет, ​​и не будет солнечного света для производства нового кислорода. Тот же сценарий происходит, когда N. maritimus перемещается из богатых кислородом вод в обедненные кислородом.

Они обнаружили нечто неожиданное: микроорганизмы производили собственный кислород для создания нитритов с газообразным азотом (диазотом) в качестве побочного продукта.

"Мы видели, как они израсходовали весь кислород в воде, а затем, к нашему удивлению, через несколько минут уровень кислорода снова начал расти", — говорит геобиолог Дон Кэнфилд из Университета Южной Дании. "Это было очень захватывающе".

На данный момент исследователи не уверены, как микробы справляются с этим трюком, и количество производимого кислорода кажется относительно небольшим (достаточно только для их собственного выживания), но, похоже, оно отличается от небольшого количества выработки кислорода без солнечного света, о которых мы уже знаем.

Что действительно показывает новый путь, так это то, что производство кислорода N. maritimus связано с производством им газообразного азота. Микробы каким-то образом превращают аммиак (NH 3) в нитрит (NO 2) — процесс, который они используют для метаболизма энергии — в обедненной кислородом среде.

В свою очередь, это требует от них производить собственный кислород, следы которого команда обнаружила вместе с побочным продуктом газообразного азота (N 2).

Этот процесс удаляет биодоступный азот из окружающей среды — и это новая грань азотного цикла, лежащего в основе всех экосистем. Этот вывод может иметь "далеко идущие" последствия, и это требует дальнейшего изучения.

"Если такой образ жизни широко распространен в океанах, это, безусловно, заставляет нас переосмыслить наше нынешнее понимание морского азотного цикла", — говорит Крафт. "Мой следующий шаг — исследовать явление, которое мы наблюдали в наших лабораторных культурах в обедненных кислородом водах в различных точках океана по всему миру".