Таинственная группа микробов может контролировать судьбу углерода в темных глубинах Мирового океана.
Нитроспиновые бактерии, которые используют нитрит азотного соединения для «закрепления» неорганического углекислого газа в сахарах и других соединениях для продуктов питания и размножения, ответственны за 15-45 процентов такой фиксации углерода в западной части Атлантического океана, сообщают исследователи в ноябре. Если эти микробы присутствуют в подобных изобилиях по всему миру, и некоторые данные свидетельствуют о том, что бактерии — эти показатели могут быть глобальными.
Общее количество углерода, которое фиксирует Nitrospinae, является небольшим по сравнению с фиксацией углерода на суше такими организмами, как растения или в солнечной части океана, говорит Мария Пачиадаки, микробный эколог в Лаборатории океанологии Бигелоу в Восточном Бутбейе, штат Мэн, который является ведущим автором нового исследования. «Но, как представляется, это имеет большое значение для производительности и здоровья 90 процентов океана, который слишком глубок и слишком темный для фотосинтеза». Эти бактерии, вероятно, составляют основу пищевой сети в большей части этого загадочного мира, она говорит.
Океаны покрывают более двух третей поверхности Земли, и большинство этих вод находятся в темноте. В мелкой, солнечной части океана микроскопические организмы, называемые фитопланктоном, фиксируют углекислый газ посредством фотосинтеза. Но в глубоком океане, где солнечный свет не проникает, микробами, использующими химическую энергию, полученными из таких соединений, как аммоний или сероводород, являются двигатели этой части углеродного цикла.
Глобальный подъем уровня моря увеличивается каждый год
Мало что известно о том, какие микробы в первую очередь ответственны за эту фиксацию углерода в темном океане. Наиболее вероятными кандидатами были группа окисляющих аммоний археев (одноклеточных организмов, подобных бактериям), известных как Thaumarchaeota, потому что они являются самыми распространенными микробами в темном океане.
Но не было прямого доказательства того, что эти археи являются основными фиксаторами в этих водах, говорит Пачиадаки. Фактически, предыдущие исследования фиксации углерода в этих глубинах предполагали, что окислители аммония не выполняют задачу достаточно быстро, чтобы соответствовать наблюдениям, говорит она. «Энергии, получаемой при окислении аммония, недостаточно, чтобы объяснить количество углерода, установленного в темном океане».
Она и его коллеги подозревали, что другая группа микробов может нести основную задачу. Известно, что бактерии нитроспина, которые используют химический состав нитрита, обильны, по крайней мере, в некоторых частях темного океана, но микробы не были хорошо изучены. Таким образом, команда Пачиадаки проанализировала 3 463 генома или генетические чертежи одноклеточных организмов, обнаруженных в 39 образцах морской воды, собранных в западной части Атлантического океана, на глубинах от «сумеречных» регионов ниже примерно 200 метров до самой глубокой зоны океана ниже 9000 метров.
Команда идентифицировала Nitrospinae как наиболее распространенные бактерии, особенно в сумеречной зоне. Несмотря на то, что все еще менее распространены, чем окислительная аммония, Thaumarchaeota, нитриты-окислители намного эффективнее при фиксации углерода, требуя лишь небольшого количества доступного нитрита.
Ученые обнаружили сотни электрогенерирующих бактерий
И хотя ученые знали, что эти бактерии используют нитрит для производства энергии, новое исследование показало, что соединение является основным источником энергии для микробов. Морской микробиолог Фрэнк Стюарт из Georgia Tech в Атланте говорит, что исследование «иллюстрирует, как достижения в геномных методах могут вызывать гипотезы об обмене веществ и экологии». Эти данные показывают, что ученые должны переосмыслить, как энергетический и материальный цикл в темном океане, говорит он. «Хотя этот океанский мир по-прежнему недоиспользуется, такие исследования являются примерами того, как закрыть наш пробел в знаниях».
Источник: