Noen mikrober i dyphavet produserer oksygen på en hittil ukjent måte. For å generere energi oksiderer archaea-arten 'Nitrosopumilus maritimus' ammoniakk, i nærvær av oksygen, til nitrat. Men da forskere forseglet mikrobene i lufttette beholdere, uten lys eller oksygen, var de fortsatt i stand til å produsere O2 for bruk ved oksidasjon av ammoniakk til nitritt.
Hav spiller en nøkkelrolle for å opprettholde oksygennivået i atmosfæren. Omtrent 70 % av oksygen i atmosfæren produseres av marine planter, regnskoger står for omtrent en tredjedel (28%) av jordens oksygen, de resterende 2 prosent av Earthoksygenet kommer fra andre kilder. Havet produserer oksygen gjennom fotosyntese av oseaniske planter (fytoplankton, tare og algeplankton).
Imidlertid er det en gruppe av få arter av mikrober som lever i havet som produserer oksygen i mørket, i fravær av sollys, gjennom en prosess som er forskjellig fra fotosyntese. Nitrosopumilus maritimus har nå sluttet seg til denne gruppen av håndfuller mikrober på grunnlag av denne evnen.
Archaea (eller archaebacteria) er encellede mikrober som ligner på bakterier i struktur (derav både archaea og bakterier er prokaryoter), men evolusjonært forskjellige fra bakterier og eukaryoter, og danner dermed en tredje gruppe levende organismer. Archaea bor i miljøer lite oksygen og er obligatoriske anaerobe (som betyr at de ikke kan overleve normalt atmosfærisk oksygennivå), for eksempel lever halofiler i ekstremt salte miljøer, metanogener produserer metan, termofile lever i ekstremt varme omgivelser osv.
Omtrent 30 % av de mikrobielle planktonene i havene består av ammoniakkoksiderende arkaea (AOA), som sammen med nitrittoksiderende bakterier (NOB) sørger for den dominerende uorganiske nitrogenkilden i havet og spiller en nøkkelrolle i oseanisk nitrogensyklus.
Begge disse to arkeene, dvs. AOA og NOB er kjent for å avhenge av molekylært oksygen (O2) ved å oksidere ammoniakk til nitritt.
NH3 + 1.5 O.2 → NEI2- + H2O + H+
Likevel finnes disse arkeene i overflod i anoksiske marine miljøer med svært lave eller til og med uoppdagelige oksygennivåer. Dette er veldig overraskende, spesielt med tanke på at de ikke har noen kjent anaerob metabolisme. Energimetabolismen deres krever oksygen, men de finnes i miljøer der oksygen ikke kan oppdages. Hvordan gjør de det?
For å undersøke dette må forskere utført inkubasjoner av archaea Nitrosopumilus maritimus ved ekstremt lave oksygenkonsentrasjoner i nano (10-9) område. De fant at etter oksygenmangel var arkeene i stand til å produsere små mengder oksygen under anoksiske forhold. De produserte O2 for oksidasjon av selve ammoniakk samtidig som nitritt reduseres til lystgass (N2O) og dinitrogen (N2).
Denne studien viste vei for anaerob ammoniakkoksidasjon (hvordan O2 produksjon av Nitrosopumilus maritimus i oksygenfattig havmiljø gjør dem i stand til å oksidere ammoniakk til nitrat for å generere energi). Den avdekket også en ny vei til N2 produksjon i dyp sjø miljø.
***
kilder:
- Kraft B., et al 2022. Oksygen- og nitrogenproduksjon av en ammoniakkoksiderende arkeon. Vitenskap. 6. jan 2022. Vol. 375, utgave 6576 s. 97-100. GJØR JEG: https://doi.org/10.1126/science.abe6733
- Martens-Habbena W., og Qin W., 2022. Archaeal nitrification without oksygen. Vitenskap. 6. jan 2022. Vol 375, utgave 6576 s. 27-28. GJØR JEG: https://doi.org/10.1126/science.abn0373
***
