Tai keičia visas taisykles: vandenyne gyvenantis mikrobas deguonį pasigamina be saulės šviesos – kaip tai yra įmanoma?

Mokslininkai išsiaiškino, kad mikrobas, vadinamas Nitrosopumilus maritimus, ir keli jo pusbroliai, vadinami amoniaką oksiduojančiais archėjais (angl. ammonia oxidizing archaea, AOA), gali išgyventi tamsioje, deguonies stokojančioje aplinkoje, patys gamindami deguonį. Jie tai daro naudodami biologinį procesą, kuris anksčiau mokslui nebuvo matytas.

Nors anksčiau buvo nustatyta, kad šie mikrobai gali gyventi aplinkoje, kurioje trūksta deguonies, nebuvo aišku, ką jie ten veikia ir kaip jie išlieka gyvi. Tai buvo šio naujo tyrimo įkvėpimas.

„Šių mikrobų tikrai gausu vandenynuose, kur jie atlieka svarbų vaidmenį azoto cikle“, – sako mikrobiologė Beate Kraft iš Pietų Danijos universiteto.

„Tam jiems reikia deguonies, todėl ilgą laiką buvo galvosūkis, kodėl jų tiek daug vandenyse, kuriuose nėra deguonies. Pagalvojome, ar jie ten tiesiog laikosi be jokios funkcijos? Ar tai kažkokios vaiduoklių ląstelės?“

Pasemkite kibirą vandens iš vandenyno ir kas penkta ląstelė bus vienas iš šių organizmų – štai kokie jie dažni.

Mokslininkai šiuos mikrobus paėmė iš natūralios buveinės ir perkėlė į laboratoriją. Komanda norėjo atidžiau pažvelgti į tai, kas nutiks, kai nebeliks viso turimo deguonies ir nebus saulės šviesos, kuri galėtų gaminti naują deguonį. Tas pats scenarijus nutinka, kai N. maritimus iš deguonies turtingų vandenų pereina į mažai deguonies turinčius vandenis.

Tai, ką jie rado, buvo kažkas netikėto: mikroorganizmai patys gamino deguonį, kad sukurtų azoto dioksidą, o azoto dujos (diazotas) buvo šalutinis produktas.

„Matėme, kaip jie išnaudojo visą vandenyje esantį deguonį, o tada, mūsų nuostabai, per kelias minutes deguonies lygis vėl pradėjo didėti“, – sako geobiologas Donas Canfieldas iš Pietų Danijos universiteto. „Tai buvo labai įdomu.“

Šiuo metu mokslininkai nėra tikri, kaip mikrobai imasi šio triuko, ir atrodo, kad pagaminamo deguonies kiekis yra palyginti mažas (tik tiek, kad jie išgyventų), tačiau atrodo, kad jis skiriasi nuo kelių deguonies gamybos be saulės procesų, apie kuriuos jau žinome.

Naujasis būdas rodo, kad deguonies gamyba iš N. maritimus yra susijusi su jo dujinio azoto gamyba. Mikrobai kažkaip paverčia amoniaką (NH₃) į azoto dioksidą (NO₂). Tai procesas, kurį jie naudoja energijai metabolizuoti – aplinkoje, kurioje trūksta deguonies. Savo ruožtu tam reikia pasigaminti savo deguonies, kurio pėdsakų komanda aptiko kartu su šalutiniu azoto dujų produktu (N₂).

Šis procesas pašalina biologiškai prieinamą azotą iš aplinkos – tai nauja azoto ciklo taisyklė, kuria grindžiamos visos ekosistemos. Ši išvada gali turėti „toli siekiančių“ pasekmių, todėl reikia daugiau tyrimų.

„Jei toks gyvenimo būdas plačiai paplitęs vandenynuose, tai tikrai verčia mus permąstyti dabartinį supratimą apie jūrų azoto ciklą“, – sako Kraft.

„Kitas mano žingsnis yra ištirti reiškinį, deguonies stokojančiuose vandenyse įvairiose vandenynų vietose visame pasaulyje.“

Tyrimas buvo paskelbtas „Science“.