ღრმა ზღვის ზოგიერთი მიკრობი წარმოქმნის ჟანგბადს აქამდე უცნობი გზით. ენერგიის წარმოქმნის მიზნით, არქეას სახეობა „Nitrosopumilus maritimus“ ჟანგბადის თანდასწრებით ამიაკას ჟანგავს ნიტრატამდე. მაგრამ როდესაც მკვლევარებმა მიკრობები დალუქეს ჰერმეტულ კონტეინერებში, სინათლისა და ჟანგბადის გარეშე, მათ მაინც შეძლეს O-ის გამომუშავება.2 ამიაკის ნიტრიტამდე დაჟანგვისთვის გამოსაყენებლად.
ოკეანეები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ატმოსფეროში ჟანგბადის დონის შენარჩუნებაში. დაახლოებით 70%. ჟანგბადის ატმოსფეროში წარმოიქმნება ზღვის მცენარეები, წვიმის ტყეები შეადგენს დედამიწის ჟანგბადის დაახლოებით მესამედს (28%), დანარჩენი 2 პროცენტი. მიწაჟანგბადი სხვა წყაროებიდან მოდის. ოკეანე ჟანგბადს გამოიმუშავებს ოკეანის მცენარეების (ფიტოპლანქტონი, კელპი და წყალმცენარეების პლანქტონი) მიერ ფოტოსინთეზის გზით.
თუმცა, არსებობს ოკეანეში მცხოვრები მიკრობების რამდენიმე სახეობის ჯგუფი, რომლებიც ჟანგბადს აწარმოებენ სიბნელეში, მზის სინათლის არარსებობის პირობებში, ფოტოსინთეზისგან განსხვავებული პროცესით. Nitrosopumilus maritimus ამ უნარის საფუძველზე ახლა შეუერთდა მიკრობების ამ ჯგუფს.
არქეა (ან არქებაქტერია) არის ერთუჯრედიანი მიკრობები, რომლებიც სტრუქტურაში ბაქტერიების მსგავსია (აქედან გამომდინარე, ორივე არქეა და ბაქტერია პროკარიოტებია), მაგრამ ევოლუციურად განსხვავდება ბაქტერიებისგან და eukaryotes, რითაც წარმოიქმნება ცოცხალი ორგანიზმების მესამე ჯგუფი. არქეა ცხოვრობს გარემოში ჟანგბადის დაბალი შემცველობა და სავალდებულო ანაერობებია (რაც იმას ნიშნავს, რომ ისინი ვერ უძლებენ ნორმალურ ატმოსფერულ ჟანგბადის დონეს), მაგალითად, ჰალოფილები ცხოვრობენ უკიდურესად მარილიან გარემოში, მეთანოგენები წარმოქმნიან მეთანს, თერმოფილები ცხოვრობენ უკიდურესად ცხელ გარემოში და ა.შ.
ოკეანეების მიკრობული პლანქტონების დაახლოებით 30% შედგება ამიაკის ჟანგვითი არქეებისგან (AOA), რომლებიც ნიტრიტის ოქსიდირებად ბაქტერიებთან (NOB) ერთად უზრუნველყოფენ ოკეანეში არაორგანული აზოტის უპირატეს წყაროს და მთავარ როლს თამაშობენ ოკეანის აზოტის ციკლში.
როგორც ცნობილია, ორივე ეს ორი არქეა, ანუ AOA და NOB დამოკიდებულნი არიან მოლეკულურ ჟანგბადზე (O2) ამიაკის ნიტრიტად დაჟანგვისას.
NH3 + 1.5 O2 → არა2- + H2ო + ჰ+
მიუხედავად ამისა, ეს არქეები უხვად გვხვდება ანოქსიურ საზღვაო გარემოში ჟანგბადის ძალიან დაბალი ან თუნდაც შეუმჩნეველი დონით. ეს ძალიან გასაკვირია, განსაკუთრებით იმის გათვალისწინებით, რომ მათ არ აქვთ ცნობილი ანაერობული მეტაბოლიზმი. მათი ენერგეტიკული მეტაბოლიზმი მოითხოვს ჟანგბადს, მაგრამ ისინი გვხვდება ისეთ გარემოში, სადაც ჟანგბადი არ არის გამოვლენილი. როგორ აკეთებენ ამას?
ამის გამოსაძიებლად, მკვლევარები ჩაატარა არქეების ინკუბაციები Nitrosopumilus maritimus ჟანგბადის უკიდურესად დაბალი კონცენტრაციით ნანოში (10-9) დიაპაზონი. მათ აღმოაჩინეს, რომ ჟანგბადის ამოწურვის შემდეგ, არქეებს შეეძლოთ მცირე რაოდენობით ჟანგბადის გამომუშავება ანოქსიურ პირობებში. მათ აწარმოეს ო2 თვით ამიაკის დაჟანგვისთვის ნიტრიტის აზოტის ოქსიდამდე შემცირებისას (N2O) და დიატროგენი (N2).
ამ კვლევამ აჩვენა ანაერობული ამიაკის დაჟანგვის გზა (როგორ O2 წარმოება Nitrosopumilus maritimus ჟანგბადით დაცლილ ოკეანურ გარემოში მათ ამიაკის დაჟანგვა ნიტრატამდე ენერგიის გამომუშავების საშუალებას აძლევს). მან ასევე აღმოაჩინა ნ2 წარმოება ღრმად ზღვის გარემო.
***
წყაროები:
- კრაფტ ბ., et al 2022. ჟანგბადისა და აზოტის გამომუშავება ამიაკი-ჟანგვის არქეონის მიერ. მეცნიერება. 6 Jan 2022. Vol 375, Issue 6576 pp 97-100. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe6733
- Martens-Habbena W., and Qin W., 2022. არქეალური ნიტრიფიკაცია ჟანგბადის გარეშე. მეცნიერება. 6 იანვარი 2022. ტ. 375, გამოცემა 6576 გვ. 27-28. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abn0373
***
