Как микробы дирижируют круговоротом азота на Земле

Как микробы дирижируют круговоротом азота на Земле Ученые нашли бактерию, которая питается аммиаком и умеет извлекать энергию из этого газа, превращая его в чистый азот
Биологи из Германии и Нидерландов обнаружили в океане бактерию, способную питаться моноокисью азота, газом, который раньше считался абсолютно «несъедобным» для всех живых существ. Ее описание и возможные механизмы влияния на глобальное потепление были представлены в журнале Nature Communications. Подробности рассказывает РИА Новости.
«Это открытие в корне меняет наши представления о том, как протекает круговорот азота на Земле. В прошлом, мы думали, что оксид азота токсичен для всех организмов, однако теперь мы обнаружили, что, по крайней мере, одна бактерия, питающаяся аммиаком, умеет извлекать энергию из этого газа, превращая его в чистый азот», — рассказывает Боран Картал из Института морской микробиологии в Бремене (Германия).
Сегодня на Земле существует бесчисленное множество микробов, использующих самые разные неорганические вещества в качестве главного источника энергии. К примеру, некоторые микробы поглощают молекулы сероводорода, выбрасываемые горячими источниками, окисляют их, выделяя серу, и используют полученную энергию для производства сахара из углекислоты.
Некоторые из них живут у дна мирового океана и почти не влияют на жизнь сухопутных животных и обитателей верхних слоев морей, тогда как другие микробы давно стали одними из главных «дирижеров» жизни на Земле.
Яркий пример этого – бактерии и археи, участвующие в круговороте азота на Земле. Ни растения, ни животные не могут самостоятельно захватывать его молекулы, и поэтому их выживание всецело зависит от активности микробов, способных «питаться» чистым азотом и превращать его в аммиак и соли азотистой кислоты. Другие жители микромира, наоборот, уничтожают излишки биологически доступного азота, превращая аммиак в чистый азот.
В прошлом, как отмечает Картал, химики и биологи считали, что в этом процессе не участвует лишь один тип соединения азота и кислорода – моноокись азота (NO). Это вещество практически не растворимо в воде, не образует соли, но при этом оно крайне токсично как для многоклеточных существ, так и фактически для всех микробов.
За последнее столетие биологам не удалось найти ни одного микроба, который бы использовал это соединение в качестве окислителя, из-за чего ученые не придавали ему особого значения до тех пор, пока они не обнаружили, что NO играет важную роль в формировании парниковых газов и в разрушении озонового слоя.
Картал и его коллеги «встроили» эту молекулу в природный круговорот азота, обратив внимание на одну необычную особенность бактерий, «переваривающих» аммиак – многие из них производят NO в процессе окисления их «пищи», используя азотистую кислоту (HNO2) в качестве исходного сырья.
Этот шаг, как предположили ученые, появился в цепочке реакций внутри микробов относительно недавно, так как в далеком прошлом атмосфера Земли, если верить недавним открытиям геологов, содержала в себе относительно большие количества этого газа. Руководствуясь этой идеей, биологи отобрали несколько микробов с подобными пищевыми предпочтениями и посадили на «диету» из чистого аммиака и моноокиси азота.
Оказалось, что бактерии вида Kuenenia stuttgartiensis, живущие в пресноводных водоемах и в водах мирового океана, не погибли после перехода на подобный рацион, а продолжили нормально жить и размножаться.
Как показали наблюдения за активностью их генов, появление больших количеств NO в среде обитания заставило микробов «отключить» гены, связанные с производством этого газа и утилизацией его излишков, и начать напрямую использовать моноокись азота для производства питательных веществ.
Что самое интересное, этот переход необычным образом повлиял на весь круговорот азота. При отсутствии NO в питательной среде, Kuenenia stuttgartiensis производят большие количества «веселящего газа», закиси азота, и солей азотной кислоты. Первое вещество относится к числу сильнейших парниковых газов, а вторые – влияют на производство других подобных веществ.
Их производство, как обнаружили ученые, полностью прекращается при переходе на питание моноокисью углерода – бактерии начинают выделять только чистый азот. Соответственно, Kuenenia stuttgartiensis и другие бактерии, способные поглощать NO, могут играть важную роль в снижении количества этих парниковых газов в атмосфере и торможении глобального потепления.
«Существуют и другие микробы, играющие важную роль в работе этой части круговорота азота на Земле. Не исключено, что они тоже умеют напрямую питаться моноокисью азота. Вполне возможно, что они присутствуют фактически во всех уголках Земли», — заключает Картал.
(Источник: ria.ru . Фото: pixabay.com). 
Дата публикации: 21.03.2019
Источник: agroxxi.ru

Возможно эти новости Вам будет интересно прочитать

«Тимирязевка» и ведущий аграрный вуз КНР договорились о сотрудничестве

«Тимирязевка» и ведущий аграрный вуз КНР договорились о сотрудничестве

РГАУ-МСХА с рабочим визитом посетила группа китайских ученых во главе с вице-президентом Сычуаньской сельскохозяйственной академии Чжаном Сюном Гостей принимали руководитель Управления международного сотрудничества Елена Ембатурова и начальник информацио...

В Иркутской области зафиксировали чуму свиней

В Иркутской области зафиксировали чуму свиней

В пресс-службе правительства Иркутской области сообщили о том, что в регионе зафиксирована вспышка африканской чумы свиней. Это первый подобный случай в регионе. В одном из хозяйств от вируса погибло 40 голов скота. Вспышка вируса африканской чумы свиней ...

Ученые получили потомство от двух самок мышей – самцы оказались не нужны

Ученые получили потомство от двух самок мышей – самцы оказались не нужны

Аналогичный опыт на двух самцах мышей показал, что потомство от двух самок более жизнеспособное  Китайские ученые получили мышат от двух самок, а позже эти мышата принесли собственное потомство. Также им удалось получить мышат и от двух самцов, но те пр...

Ученые открыли новую модификацию белка, защищающего растения от болезней

Ученые открыли новую модификацию белка, защищающего растения от болезней

Как работают пептидные «токсины» в естественной системе защиты растений Сотрудники Первого Московского государственного медицинского университета имени И.М. Сеченова обнаружили дополнительную химическую модификацию у семейства пептидов, которые обеспечив...

Российские технологии органического сельского хозяйства получили научный статус

Российские технологии органического сельского хозяйства получили научный статус

Первый в России Институт органического сельского хозяйства представит на агропромышленной выставке «Золотая осень» современные экологические технологии утилизации отходов животноводства и птицеводства, а также методы повышения плодородия почв с помощью ор...

Искусственный лист научили фотосинтезу

Искусственный лист научили фотосинтезу

Зачем человечеству нужны искусственные листья Ученые впервые создали систему искусственного фотосинтеза, которая может использовать углекислый газ из воздуха, а не в жидком виде. Достижение дает надежду на скорый выход подобных разработок из лаборатории....

В Краснодарском крае обнаружили птичий грипп

В Краснодарском крае обнаружили птичий грипп

В Краснодарском крае обнаружена вспышка птичьего гриппа. По сообщениям региональной администрации, вирус был зафиксирован в одном из хозяйств в Красноармейском районе. На данный момент ветеринарная служба предпринимает все необходимые меры для ликвидации....

В Крыму могут расширить карантинную зону

В Крыму могут расширить карантинную зону

В Крыму вспышка африканской чумы свиней набирает обороты. Правительство региона рассматривает возможность введения второй карантинной зоны, которая в этот раз будет распространяться на территории всего полуострова, пишет «Российская газета». С заявлением ...

Аграрии увеличили закупки минеральных удобрений на 12%

Аграрии увеличили закупки минеральных удобрений на 12%

Растениеводы России нарастили закупки минеральных удобрений. К 21 ноября количество закупленных удобрений составило 2,7 млн тонн, передает Министерство сельского хозяйства, в сравнении с аналогичным периодом прошлого года этот показатель вырос на 12%, пиш...