Морские микробы: ключевой игрок в потере азота в океане

Исследователи из Вашингтонского университета впервые вырастили в лаборатории и полностью секвенировали геном широко распространённой, но малоизученной морской бактерии Candidatus Thioglobus autotrophicus. Это позволило по-новому понять её роль в потере жизненно важного азота из океана, особенно в расширяющихся из-за изменения климата зонах с низким содержанием кислорода.

Роль микроба в океане

  • Этот организм доминирует в бескислородных водах по всему миру, составляя 40–60% всех клеток в некоторых регионах.
  • Он обитает в областях, где из-за потепления и снижения циркуляции воды теряется до половины всего доступного азота — ключевого питательного элемента для всей океанической жизни.

Новые открытия о функции бактерии

Изучение полного генома показало, что бактерия участвует в удалении азота из океана не так, как предполагалось ранее:

  • Она ответственна за ключевой этап — преобразование нитрата (NO3) в нитрит (NO2), который затем используется в других процессах удаления азота.
  • Вопреки ранним гипотезам, бактерия не производит аммиак (NH3), а потребляет его, конкурируя с другими организмами за этот важный азотистый ресурс.

Значение в условиях изменения климата

«Их среда обитания расширяется», — отмечает ведущий автор исследования Вега Шах. Поскольку глобальное потепление увеличивает размер и устойчивость бескислородных зон, влияние этих бактерий на химию воды и атмосферу будет становиться всё более значительным.

Методология исследования

Выращивание культуры в лаборатории было сложной задачей:

  • Организм был собран из низкокислородного фьорда у побережья Британской Колумбии.
  • Для создания близкой к естественной среды и стабилизации культуры потребовался почти год.
  • Эксперименты длились 10–15 дней из-за медленного роста бактерий, что, однако, обеспечивало поведение, аналогичное океаническому.

«Если мы хотим моделировать океан предсказуемым образом, нам нужно точнее понимать, каковы его "входы" и "выходы"», — подчеркнул старший автор работы Роберт Моррис.

Исследование опубликовано 19 июля в Multidisciplinary Journal of Microbial Ecology (издательство Nature). Дальнейшая работа будет сосредоточена на роли этой бактерии в циклах углерода и серы в океане.