Extrém kivétel

2022.01.15. 13:40

Fény nélkül termel oxigént egy mikróba az óceán mélyén

Ha ez az anyagcsereforma elterjed az óceánokban, feltétlenül újra kell gondolnunk mindent, amit a tengeri körforgásról eddig tudtunk.

Eddig azt hittük, néhány extrém kivételtől eltekintve csak a fotoszintetizáló élőlények képesek oxigént előállítani. De kiderült, hogy az óceánokban bőségesen élnek olyan mikrobák, amelyek fény nélkül termelnek oxigént. A tény még akkor is meglepő, ha az így termelt oxigén nem sok, és ugyanazok a baktériumok rögtön fel is használják – olvasható az Origo cikkében.

Nem lenne a Földön oxigén napsütés nélkül, amely a fotoszintézis elengedhetetlen feltétele.

A Dél-Dániai Egyetem kutatói azonban most azt a meglepő felfedezést tették, hogy napfény nélkül is termelődik oxigén a bioszférában, méghozzá valószínűleg mélyen az óceán felszíne alatt. Több minden zajlik ezekben a sötét mélységekben, mint legtöbbünk gondolná. A mérhetetlen vízoszlopok temérdek, szabad szemmel láthatatlan mikroorganizmusnak adnak otthont, ezek némelyike váratlan módon állít elő oxigént.

A Science folyóiratban megjelent munkát vezető szerzőként a Dél-Dániai Egyetem két munkatársa, Beate Kraft és Donald E. Canfield jegyzi. Beate Kraft az egyetem biológia tanszékén tanít, fő kutatási területe a mikrobák élettana és biokémiája, Donald E. Canfield pedig ugyanott ökológiaprofesszor.

A földi élethez oly nélkülözhetetlen oxigént javarészt a növények, a moszatok és a kék baktériumok állítják elő fotoszintézis révén. Ugyan korábban is ismertünk már néhány olyan mikrobát, amely napfény nélkül képes oxigént termelni, ezek csak kisebb számban és nagyon speciális élőhelyeken fordulnak elő a bolygón.

Ellenben a most jellemzett Nitrosopumilus maritimus és rokonsága, összefoglalóan az ammónia-oxidáló ősbaktériumok, az archaeák csak úgy hemzsegnek a világóceánokban.

Ezek a lények bőségesen benépesítik a tengereket, ahol fontos szerepet töltenek be a nitrogén körforgásában. Ehhez azonban oxigénre van szükségük, ezért régóta foglalkoztatja a tudósokat a rejtély, hogy hogyan nyüzsöghetnek olyan vizekben is, ahol egyáltalán nincs oxigén – ismertette Beate Kraft.

Hozzátette, eddig azt gondolták, csak úgy ott vannak, mindenféle funkció nélkül, mint afféle szellemsejtek. Ettől függetlenül a tudósokban végig ott lappangott a nyugtalanító érzés, hogy ennél többről lehet szó.

Ezek a mikrobák annyira gyakoriak, hogy egy tetszőleges vödör tengervízben minden ötödik sejt ilyen – érzékelteti Donald E. Canfield, miért volt gyanús a szellem-hipotézis, és mi hajtotta őket annak felkutatására, vajon hogyan funkcionálhatnak mégis az archaeák az oxigénmentes vizekben.

A tudósok úgy döntöttek, hogy a laboratóriumban járnak utána a kérdésnek. Szerették volna látni, mi történik akkor, amikor kifutnak az oxigénből, mint amikor az oxigénben gazdag vizekből az oxigénszegényekbe sodródnak.

Végignéztük, ahogy elhasználják a vízből az összes oxigént. Aztán perceken belül újra emelkedni kezdett az oxigénszint. Rendkívül izgalmas volt – emlékszik vissza az ökológiaprofesszor.

Kiderült ugyanis, hogy a Nitrosopumilus maritimus a sötét környezetben képes oxigént előállítani, bár nem sokat, távolról sem annyit, amennyivel a légköri oxigénszintet befolyásolhatná, de eleget ahhoz, hogy a saját folyamatos működését biztosítsa. Akkor pedig, ha kicsivel több oxigént termelnének annál, mint amennyire szükségük van, a felesleget a körülöttük lévő organizmusok azonnal felvennék. Így ez az oxigén sosem hagyná el az óceánt.

A kutatók előtt ismeretes volt, hogy az ammónia-oxidáló archaeák olyan mikroorganizmusok, amelyek mozgásban tartják a globális nitrogénkörforgást, de nem voltak tisztában valamennyi képességükkel.

Az újonnan felfedezett biokémiai útvonalon a Nitrosopumilus maritimus az oxigéntermelést gázállapotú elemi nitrogén termelésével kapcsolja össze. Az utóbbi részfolyamat kivonja a biológiailag elérhető nitrogént a környezetből. Beate Kraft hangsúlyozta, ha ez az anyagcsereforma elterjed az óceánokban, feltétlenül újra kell gondolnunk mindent, amit a tengeri nitrogénkörforgásról eddig tudtunk.

A következő lépésben az a tervem, hogy a laboratóriumi sejttenyészeteinkben megfigyelt jelenséget a világ óceánjainak különböző pontjain, természetesen oxigénmentes vizekben is tanulmányozzam – tette hozzá.

 A kutatócsoport már vett is mintákat a dániai Mariager-fjord vizéből, és hamarosan továbbállnak Mexikó és Costa Rica part menti vizei felé.

Borítóképünk illusztráció

Ezek is érdekelhetik