Микробы в океанских глубинах могут производить кислород в полной темноте
Они делают это с помощью процесса, который никогда раньше не наблюдался.
Для большей части жизни на Земле солнечный свет необходим для производства кислорода. В основном он вырабатывается растениями, водорослями и цианобактериями с помощью фотосинтеза, но есть и исключения из этого правила.
Исследователи выяснили, что микроб под названием Nitrosopumilus maritimus и несколько его двоюродных братьев-архей, окисляющих аммиак (AOA), способны выживать в темных, обедненных кислородом средах, производя кислород самостоятельно. Они делают это, используя биологический процесс, который раньше никогда не наблюдался.
Хотя ранее было установлено, что эти микробы могут жить в среде с дефицитом кислорода, оставалось неясным, как это им удается. Этот вопрос послужил источником вдохновения для нового исследования.
«Эти парни действительно изобилуют в океанах, где они играют важную роль в круговороте азота. Для этого им нужен кислород, поэтому оставалось загадкой, почему их также очень много в водах, где нет кислорода. Мы думали, неужели они просто болтаются там без функции? Или это какие-то клетки-призраки?», – Беате Крафт, соавтор исследования из Университета Южной Дании.
В данном исследовании ученые удалили микробы из их естественной среды обитания и перенесли в лабораторию. Команда хотела поближе взглянуть на то, что произойдет, когда весь доступный кислород для этих существ 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.
«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», — говорит соавтор исследования Дон Кэнфилд.
Оказалось, что исследуемые организмы способны производить кислород в темноте. Не очень много — не настолько, чтобы повлиять на уровень кислорода на Земле, но достаточно, чтобы поддерживать себя. Как объясняют ученые, если эти археи будут выделять немного больше кислорода, чем нужно им самим, их быстро захватят другие организмы, поэтому этого кислорода немного, и он никогда не покидает океан.
Этот процесс удаляет биодоступный азот из окружающей среды — и это новая грань в круговороте азота, который лежит в основе всех экосистем. Этот вывод может иметь «далеко идущие» последствия, и это требует дальнейшего изучения, пишут исследователи.
«Если такой образ жизни широко распространен в океанах, это, безусловно, заставляет нас переосмыслить наше нынешнее понимание морского азотного цикла», — говорит Крафт.
