Sumar örverur í djúpsjávarinu framleiða súrefni á óþekktan hátt. Til að framleiða orku oxar archaea tegundin 'Nitrosopumilus maritimus' ammoníak, í nærveru súrefnis, í nítrat. En þegar vísindamenn innsigluðu örverurnar í loftþéttum ílátum, án ljóss eða súrefnis, gátu þær samt framleitt O2 til notkunar við oxun ammoníak í nítrít.
Haf gegnir lykilhlutverki við að viðhalda súrefnismagni í andrúmsloftinu. Um 70% af súrefni í andrúmsloftinu er framleitt af sjávarplöntum, regnskógar eru um það bil þriðjungur (28%) af súrefni jarðar, hin 2 prósent af Jörðsúrefni kemur frá öðrum aðilum. Hafið framleiðir súrefni með ljóstillífun úthafsplantna (plöntusvif, þara og þörungasvif).
Hins vegar er hópur fárra tegunda örvera sem búa í sjónum sem framleiða súrefni í myrkri, í fjarveru sólarljóss, með ferli sem er öðruvísi en ljóstillífun. Nitrosopumilus maritimus hefur nú bæst í þennan hóp örvera á grundvelli þessarar hæfileika.
Archaea (eða archaebacteria) eru einfruma örverur svipaðar bakteríum að byggingu (þess vegna eru bæði archaea og bakteríur dreifkjörnungar), en þróunarlega ólíkar bakteríum og bakteríum. heilkjörnungar, og myndar þannig þriðja hóp lifandi lífvera. Archaea búa í umhverfi súrefnissnauðir og eru skyldubundnir loftfirrtir (sem þýðir að þeir geta ekki lifað eðlilegt súrefnismagn í andrúmsloftinu), til dæmis lifa halófílar í mjög saltu umhverfi, metanógen framleiða metan, hitakæringar lifa í mjög heitu umhverfi o.s.frv.
Um 30% af örverusvifum hafsins eru samsett úr ammoníak-oxandi archaea (AOA), sem ásamt nítrít oxandi bakteríum (NOB) sjá um ríkjandi ólífræna köfnunarefnisgjafa í hafinu og gegna lykilhlutverki í köfnunarefnishringrás úthafsins.
Vitað er að báðar þessar tvær archaea, þ.e. AOA og NOB, eru háðar sameinda súrefni (O2) við að oxa ammoníak í nítrít.
NH3 + 1.5 O2 → NEI2- + H2O + H.+
Samt finnast þessar archaea í gnægð í súrefnislausu sjávarumhverfi með mjög lágt eða jafnvel ógreinanlegt súrefnismagn. Þetta kemur mjög á óvart, sérstaklega í ljósi þess að þau hafa engin þekkt loftfirrt umbrot. Orkuefnaskipti þeirra krefjast súrefnis en samt finnast þau í umhverfi þar sem súrefni er ógreinanlegt. Hvernig gera þeir það?
Til að kanna þetta, hefur vísindamenn framkvæmt ræktun archaea Nitrosopumilus maritimus við mjög lágan súrefnisstyrk í nanó (10-9) svið. Þeir komust að því að eftir súrefnisþurrð gátu archaea framleitt lítið magn af súrefni við súrefnislausar aðstæður. Þeir framleiddu O2 til að oxa ammoníak sjálft en samtímis minnka nítrít í nituroxíð (N2O) og köfnunarefni (N2).
Þessi rannsókn sýndi leið loftfirrrar ammoníakoxunar (hvernig O2 framleiðsla af Nitrosopumilus maritimus í súrefnissnautt sjávarumhverfi gerir þeim kleift að oxa ammoníak í nítrat til að framleiða orku). Það afhjúpaði einnig nýja leið N2 framleiðslu í djúpum sjó umhverfi.
***
Heimildir:
- Kraft B., et al 2022. Súrefnis- og köfnunarefnisframleiðsla með ammoníak-oxandi fornleifa. Vísindi. 6. janúar 2022. 375. árgangur, 6576. bls. 97-100. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe6733
- Martens-Habbena W., og Qin W., 2022. Archaeal nitrification án súrefnis. Vísindi. 6. janúar 2022. 375. árgangur, 6576. bls. 27-28. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abn0373
***
