На Земле не было бы кислорода, если бы её не освещал солнечный свет ‒ ключевой элемент фотосинтеза. В основном кислород вырабатывают растения, водоросли и цианобактерии.
Теперь же исследователи сделали удивительное открытие: глубоко под поверхностью океана кислород может вырабатываться и без солнечного света.
Учёные обнаружили, что археи, окисляющие аммиак (AOA), вида Nitrosopumilus maritimus, могут выживать в тёмных, обеднённых кислородом средах, вырабатывая живительное вещество самостоятельно.
При этом они делают это, используя неизвестный науке биологический процесс.
Открытие оказалось настолько важным, что исследование опубликовали в престижнейшем научном журнале Science.
Поясним, что науке известны некоторые микроорганизмы, которые производят кислород без солнечного света. Но ранее их находили только в очень ограниченных количествах и только в определённых условиях.
Но описанных в новой статье "существ" в океане очень и очень много: он буквально кишит подобными микроорганизмами. Они настолько распространены, что каждая пятая клетка в одном ведре морской воды принадлежит к этой группе архей.
Учёным известно, что археи группы AOA играют важную роль в круговороте азота в океане.
Для этого процесса им необходим кислород, поэтому для учёных давно являлось загадкой, почему этих архей так много в водах, лишённых кислорода.
"Мы думали, они просто болтаются без дела. Может быть, это какие-то клетки-призраки?" – говорит автор исследования биолог Беата Крафт (Beate Kraft) из Университета Южной Дании.
Исследователям стало любопытно, какую функцию выполняют N. maritimus в воде, которая содержит мало кислорода.
Для этого учёные переместили архей из их естественной среды обитания в лабораторию.
Исследовательская группа решила выяснить, что произойдёт, когда весь доступный кислород в резервуаре исчезнет, а для выработки нового кислорода не будет солнечного света.
К слову, то же самое происходит, когда N. maritimus перемещается из богатых кислородом вод океана в воды, где кислорода катастрофически мало.
Учёные обнаружили нечто неожиданное: микроорганизмы начали активно вырабатывать собственный кислород, а в качестве побочного продукта выдавать газообразный азот (N2).
"Мы видели, как они израсходовали весь кислород в воде, а затем, к нашему удивлению, через несколько минут уровень кислорода снова начал расти", – рассказывает геобиолог Дон Кэнфилд (Don Canfield) из Университета Южной Дании. – Это было очень захватывающе".
На данный момент исследователи не уверены, как именно N. maritimus удаётся "провернуть этот фокус". Количества вырабатываемого ими кислорода достаточно только для их собственного выживания. Но, похоже, этот процесс отличается от уже известных учёным способов получения кислорода без солнечного света.
Что действительно известно об этом новом процессе, так это то, что выработка кислорода N. maritimus связана с процессом выработки газообразного азота.
Микроорганизмы каким-то образом превращают в обеднённой кислородом среде аммиак (NH3) в нитрит-ион (NO2-). Этот процесс они используют для выработки энергии.
В свою очередь, это заставляет их вырабатывать собственный кислород, следы которого команда обнаружила вместе с побочным продуктом — газообразным азотом (N2).
Изучение изотопов позволило выявить следующую серию превращений: нитрит-ион (ожидаемый конечный продукт реакции) в оксид азота (II), затем в оксид азота (I) и, наконец, в N2.
Этот процесс удаляет биодоступный азот из окружающей среды — и это новая грань в круговороте азота, который лежит в основе всех экосистем. Открытие может иметь большие последствия с точки зрения понимания круговорота азота в природе, и этот вопрос требует дальнейшего изучения.
"Если такой "образ жизни" широко распространён в океанах, это, безусловно, заставляет нас переосмыслить наше нынешнее понимание морского азотного цикла", — добавила Крафт.
В дальнейшем исследователи планируют подробнее изучить открытое явление, которое они наблюдали в лабораторных культурах, в обеднённых кислородом водах океана по всему миру.
Исследовательская группа уже взяла образцы вод из фьорда Мариагер в Дании, а затем приступит к исследованию вод у побережья Мексики и Коста-Рики.
Ранее мы рассказывали о том, что некоторые археи могут питаться метеоритами и даже марсианским грунтом. Также мы сообщали о том, что бактерии, окисляющие аммиак, можно использовать для лечения акне.
Писали мы и о создании первого животного, способного выжить в безвоздушной среде.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".
