Daži dziļjūras mikrobi ražo skābekli līdz šim nezināmā veidā. Lai radītu enerģiju, arheju suga 'Nitrosopumilus maritimus' oksidē amonjaku skābekļa klātbūtnē par nitrātiem. Bet, kad pētnieki aizzīmogoja mikrobus hermētiski noslēgtos traukos bez gaismas vai skābekļa, viņi joprojām spēja ražot O2 izmantošanai amonjaka oksidēšanā līdz nitrītam.
Okeāniem ir galvenā loma skābekļa līmeņa uzturēšanā atmosfērā. Apmēram 70% no skābeklis atmosfērā ražo jūras augi, lietus meži veido aptuveni vienu trešdaļu (28%) no Zemes skābekļa, atlikušie 2 procenti ZemeSkābeklis nāk no citiem avotiem. Okeāns ražo skābekli, izmantojot okeāna augu (fitoplanktona, brūnaļģu un aļģu planktona) fotosintēzi.
Tomēr okeānā dzīvo dažu sugu mikrobu grupa, kas ražo skābekli tumsā, bez saules gaismas, izmantojot procesu, kas atšķiras no fotosintēzes. Nitrosopumilus maritimus tagad ir pievienojies šai sauju mikrobu grupai, pamatojoties uz šo spēju.
Arhejas (vai arhebaktērijas) ir vienšūnu mikrobi, kas pēc struktūras ir līdzīgi baktērijām (tātad gan arhejas, gan baktērijas ir prokarioti), taču evolucionāri atšķiras no baktērijām un eukarioti, tādējādi veidojot trešo dzīvo organismu grupu. Arhejas dzīvo vidēs zems skābekļa saturs un tie ir obligāti anaerobi (tas nozīmē, ka viņi nevar izdzīvot normālu atmosfēras skābekļa līmeni), piemēram, halofīli dzīvo ārkārtīgi sāļā vidē, metanogēni ražo metānu, termofīli dzīvo ļoti karstā vidē utt.
Apmēram 30% no okeānu mikrobu planktoniem veido amonjaku oksidējošās arhejas (AOA), kas kopā ar nitrītu oksidējošām baktērijām (NOB) nodrošina dominējošo neorganiskā slāpekļa avotu okeānā un spēlē galveno lomu okeāna slāpekļa ciklā.
Ir zināms, ka abas šīs divas arhejas, ti, AOA un NOB ir atkarīgas no molekulārā skābekļa (O2) oksidējot amonjaku par nitrītiem.
NH3 + 1.5 O2 → NĒ2- + H2O+H+
Tomēr šīs arhejas ir sastopamas bagātīgi anoksiskā jūras vidē ar ļoti zemu vai pat nenosakāmu skābekļa līmeni. Tas ir ļoti pārsteidzoši, jo īpaši ņemot vērā faktu, ka viņiem nav zināma anaerobā vielmaiņa. Viņu enerģijas metabolismam ir nepieciešams skābeklis, tomēr tie atrodas vidē, kur skābeklis nav nosakāms. Kā viņi to dara?
Lai to izpētītu, pētnieki veica arheju inkubācijas Nitrosopumilus maritimus pie ārkārtīgi zemām skābekļa koncentrācijām nano (10-9) diapazons. Viņi atklāja, ka pēc skābekļa izsīkuma arhejas spēja ražot nelielu daudzumu skābekļa bezskābekļa apstākļos. Viņi ražoja O2 paša amonjaka oksidēšanai, vienlaikus reducējot nitrītu par slāpekļa oksīdu (N2O) un slāpeklis (N2).
Šis pētījums parādīja anaerobā amonjaka oksidācijas ceļu (kā O2 produkcija Nitrosopumilus maritimus Okeāna vidē ar novājinātu skābekli tie ļauj oksidēt amonjaku līdz nitrātam, lai radītu enerģiju). Tas arī atklāja jaunu ceļu N2 ražošana dziļi jūra vidi.
***
Avoti:
- Kraft B., un citi 2022. Skābekļa un slāpekļa ražošana ar amonjaku oksidējošu arheonu. Zinātne. 6. gada 2022. janvāris. 375. sēj., 6576. izdevums, 97.–100. lpp. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe6733
- Martens-Habbena W. un Qin W., 2022. Arheālā nitrifikācija bez skābekļa. Zinātne. 6. gada 2022. janvāris. 375. sēj., 6576. izdevums, 27.–28. lpp. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abn0373
***
