Mõned süvamere mikroobid toodavad hapnikku senitundmatul viisil. Energia tootmiseks oksüdeerib arhealiik 'Nitrosopumilus maritimus' hapniku juuresolekul ammoniaagi nitraadiks. Kuid kui teadlased sulgesid mikroobid õhukindlatesse anumatesse ilma valguse ja hapnikuta, suutsid nad siiski toota O2 kasutamiseks ammoniaagi oksüdeerimiseks nitritiks.
Ookeanid mängivad atmosfääri hapnikutaseme säilitamisel võtmerolli. Umbes 70% sellest hapnik Atmosfääris toodavad meretaimed, vihmametsad moodustavad ligikaudu kolmandiku (28%) Maa hapnikust, ülejäänud 2 protsenti Earthhapnik pärineb teistest allikatest. Ookean toodab hapnikku ookeanitaimede (fütoplankton, pruunvetikas ja vetikaplankton) fotosünteesi kaudu.
Ookeanis elab aga rühm väheseid mikroobiliike, kes toodavad hapnikku pimedas, päikesevalguse puudumisel fotosünteesist erineva protsessi kaudu. Nitrosopumilus maritimus on nüüd selle võime põhjal selle peotäie mikroobide rühmaga liitunud.
Arhead (või arhebakterid) on üherakulised mikroobid, mis on struktuurilt sarnased bakteritega (seega on nii arheed kui ka bakterid prokarüootid), kuid evolutsiooniliselt erinevad bakteritest ja eukarüootid, moodustades seega kolmanda elusorganismide rühma. Arhead elavad keskkondades madala hapnikusisaldusega ja on kohustuslikud anaeroobid (see tähendab, et nad ei suuda ellu jääda normaalsel õhuhapniku tasemel), näiteks halofiilid elavad äärmiselt soolases keskkonnas, metanogeenid toodavad metaani, termofiilid elavad väga kuumas keskkonnas jne.
Ligikaudu 30% ookeanide mikroobsetest planktonitest koosneb ammoniaaki oksüdeerivatest arheidest (AOA), mis koos nitritit oksüdeerivate bakteritega (NOB) pakuvad ookeanis domineerivat anorgaanilist lämmastikuallikat ja mängivad võtmerolli ookeani lämmastikuringes.
Mõlemad need kaks arheat, st AOA ja NOB sõltuvad teadaolevalt molekulaarsest hapnikust (O2) ammoniaagi oksüdeerimisel nitritiks.
NH3 + 1.5 O2 → EI2- + H2O + H+
Siiski leidub neid arhee ohtralt anoksilises merekeskkonnas, kus hapnikutase on väga madal või isegi märkamatu. See on väga üllatav, eriti arvestades asjaolu, et neil puudub teadaolev anaeroobne metabolism. Nende energia metabolism nõuab hapnikku, kuid neid leidub keskkonnas, kus hapnikku ei ole võimalik tuvastada. Kuidas nad seda teevad?
Selle uurimiseks Teadlased viidi läbi arheide inkubatsioonid Nitrosopumilus maritimus ülimadalatel hapnikukontsentratsioonidel nanos (10-9) vahemik. Nad leidsid, et pärast hapniku ammendumist suutis arhea anoksilistes tingimustes toota väikeses koguses hapnikku. Nad valmistasid O2 ammoniaagi enda oksüdeerimiseks, redutseerides samal ajal nitriti dilämmastikoksiidiks (N2O) ja dilämmastik (N2).
See uuring näitas anaeroobse ammoniaagi oksüdatsiooni rada (kuidas O2 tootmine Nitrosopumilus maritimus hapnikuvaeses ookeanikeskkonnas võimaldab neil oksüdeerida ammoniaaki nitraadiks, et toota energiat). Samuti avastas see uue raja N2 tootmine sügaval meri keskkond.
***
Allikad:
- Kraft B., et al 2022. Hapniku ja lämmastiku tootmine ammoniaaki oksüdeeriva arheoni poolt. Teadus. 6. jaanuar 2022. Vol 375, väljaanne 6576, lk 97–100. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe6733
- Martens-Habbena W. ja Qin W., 2022. Arheaalne nitrifikatsioon ilma hapnikuta. Teadus. 6. jaanuar 2022. Vol 375, väljaanne 6576, lk 27–28. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abn0373
***
