Kai kurie giliavandeniai mikrobai gamina deguonį iki šiol nežinomu būdu. Siekdama gaminti energiją, archėjų rūšis „Nitrosopumilus maritimus“ oksiduoja amoniaką, esant deguoniui, į nitratus. Tačiau kai mokslininkai uždarė mikrobus hermetiškuose induose be šviesos ar deguonies, jie vis tiek sugebėjo gaminti O2 skirtas naudoti amoniaką oksiduojant į nitritus.
Vandenynai atlieka pagrindinį vaidmenį palaikant deguonies lygį atmosferoje. Apie 70 proc deguonis atmosferoje gamina jūros augalai, atogrąžų miškai sudaro maždaug trečdalį (28 %) Žemės deguonies, likusieji 2 procentai Žemėdeguonies gaunama iš kitų šaltinių. Vandenynas gamina deguonį per vandenyno augalų (fitoplanktono, rudadumblių ir dumblių planktono) fotosintezę.
Tačiau vandenyne gyvena keletas mikrobų rūšių, kurios gamina deguonį tamsoje, nesant saulės šviesos, per procesą, kuris skiriasi nuo fotosintezės. Nitrosopumilus maritimus dabar prisijungė prie šios saujų mikrobų grupės, remdamasis šiuo gebėjimu.
Archėjos (arba archaebakterijos) yra vienaląsčiai mikrobai, savo struktūra panašūs į bakterijas (todėl ir archėjos, ir bakterijos yra prokariotai), tačiau evoliuciškai skiriasi nuo bakterijų ir eukariotai, taip suformuojant trečią gyvų organizmų grupę. Archėjos gyvena aplinka turi mažai deguonies ir yra privalomi anaerobai (tai reiškia, kad negali išgyventi esant normaliam atmosferos deguonies lygiui), pvz., halofilai gyvena itin sūrioje aplinkoje, metanogenai gamina metaną, termofilai gyvena itin karštoje aplinkoje ir t.t.
Apie 30% vandenynų mikrobinių planktonų sudaro amoniaką oksiduojantys archaea (AOA), kurie kartu su nitritus oksiduojančiomis bakterijomis (NOB) yra vyraujantis neorganinio azoto šaltinis vandenyne ir atlieka pagrindinį vaidmenį vandenyno azoto cikle.
Yra žinoma, kad abi šios dvi archejos, ty AOA ir NOB, priklauso nuo molekulinio deguonies (O2) oksiduojant amoniaką į nitritus.
NH3 + 1.5 O2 → NE2- + H2O + H+
Tačiau šių archejų gausu bevandenėje jūros aplinkoje, kurioje deguonies lygis yra labai mažas arba net nenustatomas. Tai labai stebina, ypač turint omenyje tai, kad jie neturi žinomo anaerobinio metabolizmo. Jų energijos apykaitai reikia deguonies, tačiau jie randami aplinkoje, kurioje deguonis nėra aptinkamas. Kaip jie tai padaro?
Norėdami tai ištirti, Mokslininkai atliko archejų inkubacijas Nitrosopumilus maritimus esant itin žemai deguonies koncentracijai nano (10-9) diapazonas. Jie nustatė, kad po deguonies išeikvojimo archėjos galėjo pagaminti nedidelį kiekį deguonies bevandenėmis sąlygomis. Jie gamino O2 pačiam amoniakui oksiduoti, kartu redukuojant nitritus į azoto oksidą (N2O) ir azoto (N2).
Šis tyrimas parodė anaerobinio amoniako oksidacijos kelią (kaip O2 gamyba Nitrosopumilus maritimus Okeaninėje aplinkoje, kurioje trūksta deguonies, jie gali oksiduoti amoniaką iki nitrato, kad gautų energiją). Tai taip pat atskleidė naują kelią N2 gamyba giliai jūra aplinka.
***
Šaltiniai:
- Kraft B., et al 2022. Amoniaką oksiduojančio archeono deguonies ir azoto gamyba. Mokslas. 6 m. sausio 2022 d., 375 tomas, 6576 leidimas, p. 97–100. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe6733
- Martens-Habbena W. ir Qin W., 2022. Archealinė nitrifikacija be deguonies. Mokslas. 6 m. sausio 2022 d., 375 tomas, 6576 leidimas, p. 27–28. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abn0373
***
