Neki mikrobi u dubokom moru proizvode kisik na dosad nepoznat način. Kako bi proizvela energiju, vrsta arheje 'Nitrosopumilus maritimus' oksidira amonijak u prisutnosti kisika u nitrat. Ali kada su istraživači zatvorili mikrobe u hermetički zatvorene posude, bez svjetla ili kisika, i dalje su mogli proizvesti O2 za upotrebu u oksidaciji amonijaka u nitrit.
Oceani igraju ključnu ulogu u održavanju razine kisika u atmosferi. Oko 70% od kisik u atmosferi proizvode morske biljke, prašume čine otprilike jednu trećinu (28%) Zemljinog kisika, a preostalih 2 posto kisika Zemljakisik dolazi iz drugih izvora. Ocean proizvodi kisik fotosintezom od strane oceanskih biljaka (fitoplankton, alga i plankton algi).
Međutim, postoji skupina od nekoliko vrsta mikroba koji žive u oceanu koji proizvode kisik u mraku, u nedostatku sunčeve svjetlosti, kroz proces koji se razlikuje od fotosinteze. Nitrosopumilus maritimus sada se pridružio ovoj skupini šačice mikroba na temelju ove sposobnosti.
Arheje (ili arhebakterije) su jednostanični mikrobi slični bakterijama po strukturi (dakle i arheje i bakterije su prokarioti), ali se evolucijski razlikuju od bakterija i eukariotatvoreći tako treću skupinu živih organizama. Arheje žive u okruženja imaju malo kisika i obvezni su anaerobi (što znači da ne mogu preživjeti normalnu razinu kisika u atmosferi), na primjer, halofili žive u iznimno slanim okolišima, metanogeni proizvode metan, termofili žive u iznimno vrućim okruženjima itd.
Oko 30% mikrobnog planktona oceana sastoji se od arheja koje oksidiraju amonijak (AOA), koje zajedno s bakterijama koje oksidiraju nitrite (NOB) predstavljaju prevladavajući izvor anorganskog dušika u oceanu i igraju ključnu ulogu u oceanskom ciklusu dušika.
Poznato je da obje ove dvije arheje, tj. AOA i NOB ovise o molekularnom kisiku (O2) u oksidaciji amonijaka u nitrit.
NH3 + 1.5 O2 → NE2- + H2O + H+
Ipak, te se arheje nalaze u izobilju u anoksičnim morskim sredinama s vrlo niskim ili čak neprimetnim razinama kisika. To je vrlo iznenađujuće, pogotovo s obzirom na činjenicu da nemaju poznati anaerobni metabolizam. Njihov energetski metabolizam zahtijeva kisik, no nalaze se u sredinama gdje se kisik ne može otkriti. Kako to oni rade?
Da bi se to istražilo, Istraživači provodili inkubacije arheja Nitrosopumilus maritimus pri iznimno niskim koncentracijama kisika u nano (10-9) raspon. Otkrili su da su arheje nakon iscrpljivanja kisika mogle proizvoditi male količine kisika u anoksičnim uvjetima. Proizveli su O2 za oksidaciju samog amonijaka uz istovremeno redukciju nitrita u dušikov oksid (N2O) i dušik (N2).
Ova studija je pokazala put anaerobne oksidacije amonijaka (kako O2 proizvodnja prema Nitrosopumilus maritimus u oceanskom okolišu osiromašenom kisikom omogućuje im oksidaciju amonijaka u nitrat za stvaranje energije). Također je otkrio novi put N2 proizvodnja u dubokoj more okoliš.
***
Izvori:
- Kraft B., dr. 2022. Proizvodnja kisika i dušika arheonom koji oksidira amonijak. Znanost. 6. siječnja 2022. Vol 375, Broj 6576, str. 97-100. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe6733
- Martens-Habbena W. i Qin W., 2022. Arhealna nitrifikacija bez kisika. Znanost. 6. siječnja 2022. Volumen 375, Broj 6576, str. 27-28. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abn0373
***
