تنتج بعض الميكروبات في أعماق البحار الأكسجين بطريقة غير معروفة حتى الآن. من أجل توليد الطاقة ، تعمل الأنواع البدائية Nitrosopumilus maritimus على أكسدة الأمونيا ، في وجود الأكسجين ، لتصبح نترات. ولكن عندما قام الباحثون بإغلاق الميكروبات في حاويات محكمة الإغلاق ، بدون ضوء أو أكسجين ، كانوا لا يزالون قادرين على إنتاج O2 لاستخدامها في أكسدة الأمونيا إلى النتريت.
تلعب المحيطات دورًا رئيسيًا في الحفاظ على مستوى الأكسجين في الغلاف الجوي. حوالي 70٪ من أكسجين في الغلاف الجوي عن طريق النباتات البحرية ، وتمثل الغابات المطيرة ما يقرب من ثلث (28٪) أكسجين الأرض ، والـ 2٪ المتبقية أرضيأتي الأكسجين من مصادر أخرى. ينتج المحيط الأكسجين من خلال عملية التمثيل الضوئي بواسطة النباتات المحيطية (العوالق النباتية ، وعشب البحر ، والعوالق الطحلبية).
ومع ذلك ، هناك مجموعة من الأنواع القليلة من الميكروبات التي تعيش في المحيط والتي تنتج الأكسجين في الظلام ، في غياب ضوء الشمس ، من خلال عملية مختلفة عن التمثيل الضوئي. نيتروسوبوميلوس ماريتيموس انضم الآن إلى هذه المجموعة من الميكروبات على أساس هذه القدرة.
العتائق (أو العتائق) هي ميكروبات وحيدة الخلية تشبه البكتيريا في البنية (وبالتالي فإن العتائق والبكتيريا هي بدائيات النوى)، ولكنها تختلف تطوريًا عن البكتيريا والبكتيريا. حقيقيات النواةوبذلك تشكل مجموعة ثالثة من الكائنات الحية. تعيش العتائق في البيئات منخفض في الأكسجين ويلزم الكائنات اللاهوائية (بمعنى أنها لا تستطيع البقاء على مستوى الأكسجين الطبيعي في الغلاف الجوي) ، على سبيل المثال ، تعيش الهالوفيل في بيئات شديدة الملوحة ، وتنتج الميثانوجينات الميثان ، وتعيش الحرارة في بيئات شديدة الحرارة وما إلى ذلك.
يتكون حوالي 30٪ من العوالق الميكروبية في المحيطات من العتائق المؤكسدة للأمونيا (AOA) ، والتي توفر مع البكتيريا المؤكسدة للنتريت (NOB) مصدر النيتروجين غير العضوي السائد في المحيط وتلعب دورًا رئيسيًا في دورة النيتروجين المحيطية.
من المعروف أن كلا هذين العتائق ، أي AOA و NOB ، يعتمدان على الأكسجين الجزيئي (O2) في أكسدة الأمونيا إلى نتريت.
NH3 + 1.5 س2 → لا2- + H2يا + ح+
ومع ذلك ، تم العثور على هذه العتائق بوفرة في البيئات البحرية قليلة الأكسجين مع مستويات أكسجين منخفضة جدًا أو حتى غير قابلة للكشف. هذا أمر مثير للدهشة للغاية ، لا سيما في ضوء حقيقة أنه ليس لديهم أي استقلاب لاهوائي معروف. تتطلب عملية التمثيل الغذائي لطاقتهم الأكسجين ، ومع ذلك توجد في البيئات التي يتعذر فيها اكتشاف الأكسجين. كيف يفعلون ذلك؟
للتحقيق في هذا ، فإن الباحثين نفذت حضانات للعثائق نيتروسوبوميلوس ماريتيموس بتركيزات أكسجين منخفضة للغاية في النانو (10-9) نطاق. ووجدوا أنه بعد استنفاد الأكسجين ، كانت الأركيا قادرة على إنتاج كميات صغيرة من الأكسجين في ظل ظروف نقص الأكسجين. أنتجوا O2 لأكسدة الأمونيا نفسها مع تقليل النتريت إلى أكسيد النيتروز في نفس الوقت (N2O) و ثنائي النيتروجين (N2).
أظهرت هذه الدراسة مسار أكسدة الأمونيا اللاهوائية (كيف O2 الإنتاج بواسطة نيتروسوبوميلوس ماريتيموس في بيئة المحيطات المستنفدة للأكسجين تمكنهم من أكسدة الأمونيا لتوليد الطاقة). كما كشفت أيضًا عن مسار جديد لـ N2 الإنتاج في العمق بحر بيئة.
***
مصادر:
- كرافت ب. وآخرون 2022. إنتاج الأكسجين والنيتروجين بواسطة عامل مؤكسد للأمونيا. علم. 6 كانون الثاني (يناير) 2022. المجلد 375 ، العدد 6576 ، ص 97-100. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe6733
- Martens-Habbena W. ، و Qin W. ، 2022. النترجة الأثرية بدون أكسجين. علم. 6 كانون الثاني (يناير) 2022. المجلد 375 ، العدد 6576 ، الصفحات 27-28. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abn0373
***
