Микробы выделяют кислород в темноте

В глубоких темных водах океана происходит больше, чем вы думаете: бесчисленное количество невидимых микроорганизмов живут своей повседневной жизнью в толщах воды, и теперь исследователи обнаружили, что некоторые из них производят кислород неожиданным образом.

Исследование проводится под руководством Беате Крафт и Дональда Э. Кэнфилда из Университета Южной Дании и опубликовано в журнале Science (doi 10.1126/science.abe6733). Соавторами являются Нико Джемлих, Мортен Ларсен, Лаура Бристоу, Мартин Коннеке и Бо Тамдруп. Беате Крафт — доцент кафедры биологии. Ее внимание сосредоточено на микробной физиологии и биохимии, а ее исследования поддерживаются грантом Villum Young Investigator Grant. Дон Э. Кэнфилд — профессор экологии на кафедре биологии и Датского института исследований Андванса, заведующий кафедрой биологии.

Кислород жизненно важен для жизни на Земле и в основном вырабатывается растениями, водорослями и цианобактериями посредством фотосинтеза. Известно, что некоторые микробы производят кислород без солнечного света, но до сих пор они были обнаружены только в очень ограниченных количествах и в очень специфических средах обитания.

Войдите в океан живых микробов Нитрозопумилюс приморский и его родственники, называемые археями, окисляющими аммиак.

Организмы-призраки бродят в темноте

«Эти парни действительно изобилуют океанами, где они играют важную роль в круговороте азота. Для этого им нужен кислород, поэтому долгое время оставалось загадкой, почему их так много в водах, где нет кислорода», — говорит биолог Беате Крафт, добавляя:

-“Мы думали; Они просто болтаются без дела; они должны быть своего рода клетками-призраками».

Но было в этом что-то загадочное;

«Эти микробы настолько распространено, что каждые 5^й клетка в ведре с морской водой — один из них», — добавляет Дон Кэнфилд, соавтор статьи.

Поэтому исследователям стало любопытно; могут ли они иметь функцию в воде, обедненной кислородом, в конце концов?

Они сами производят кислород

Беата Крафт решила протестировать их в лаборатории;

«Мы хотели посмотреть, что произойдет, если у них закончится кислород — как это происходит, когда они перемещаются из богатых кислородом вод в обедненные кислородом воды. Выживут ли они?»

«Мы видели, как они израсходовали весь кислород в воде, а затем, к нашему удивлению, через несколько минут уровень кислорода снова начал расти. Это было очень захватывающе!», — вспоминает Дон Кэнфилд.

Достаточно для меня и моих друзей

Нитрозопумилюс приморский оказалось, что они могут производить кислород в темноте. Не так много — совсем не настолько, чтобы повлиять на уровень кислорода на Земле, но достаточно, чтобы поддерживать себя.

«Если они производят немного больше кислорода, чем им нужно самим, его быстро захватят другие организмы по соседству, поэтому этот кислород никогда не покинет океан», — объясняет Беате Крафт.

Но какое влияние они оказывают на окружающую среду, в которой они живут, эти чрезвычайно многочисленные кислородпродуцирующие микробы?

Новая океанская экспедиция

Исследователи уже знали, что аммиакокисляющие археи — это микроорганизмы, поддерживающие глобальный круговорот азота, но они не осознавали всей степени их возможностей.

На недавно открытом пути, Нитрозопумилюс приморский сочетает производство кислорода с производством газообразного азота. Таким образом они удаляют биодоступный азот из окружающей среды.

«Если такой образ жизни широко распространен в океанах, это, безусловно, заставляет нас переосмыслить наше нынешнее понимание морского азотного цикла», — добавляет Беата Крафт.

«Мой следующий шаг — исследовать явление, которое мы наблюдали в наших лабораторных культурах в обедненных кислородом водах в различных точках океана по всему миру», — добавляет она.

Ее исследовательская группа уже взяла образцы во фьорде Мариагер в Дании, а следующая остановка — в водах Мексики и Коста-Рики.

Связанный