Общеизвестно, что на Земле не было бы кислорода, если бы не солнечный свет; ключевой элемент фотосинтеза. Теперь исследователи сделали удивительное открытие, что кислород также вырабатывается без солнечного света, возможно, глубоко под поверхностью океана. В глубоких темных водах океана происходит больше, чем вы думаете: бесчисленное количество невидимых микроорганизмов живут своей повседневной жизнью в толщах воды, и теперь исследователи обнаружили, что некоторые из них производят кислород неожиданным образом.
Исследование, проведенное под руководством Беате Крафт и Дональда Э. Кэнфилда из Университета Южной Дании, опубликовано в журнале Science. Соавторами являются Нико Джемлих, Мортен Ларсен, Лаура Бристоу, Мартин Коннеке и Бо Тамдруп. Беате Крафт - доцент кафедры биологии. Ее внимание сосредоточено на микробной физиологии и биохимии, а ее исследования поддерживаются грантом Villum Young Investigator Grant. Дон Э. Кэнфилд - профессор экологии на кафедре биологии Датского института исследований Андванса, заведующий кафедрой биологии.
Кислород жизненно важен для жизни на Земле и в основном вырабатывается растениями, водорослями и цианобактериями посредством фотосинтеза. Известно, что некоторые микробы производят кислород без солнечного света, но до сих пор они были обнаружены только в очень ограниченных количествах и в очень специфических средах обитания.
Познакомьтесь с обитающими в океане микробами Nitrosopumilus maritimus и их родственниками, называемыми аммиачно-окисляющими археями.
Призрачные организмы, болтающиеся в темноте
Эти парни действительно изобилуют океанами, где они играют важную роль в круговороте азота. Для этого им нужен кислород, поэтому долгое время оставалось загадкой, почему их так много в водах, где нет кислорода», - говорит биолог Беате Крафт, добавляя:
-"Мы думали, они просто болтаются там без всякой функции; должно быть, это какие-то клетки-призраки."
Но было в этом что-то загадочное;
«Эти микробы настолько распространены, что каждая 5я клетка в ведре с морской водой является одной из них», - добавляет Дон Кэнфилд, соавтор статьи.
Итак, исследователям стало любопытно; могут ли они все-таки работать в обедненной кислородом воде?
Они сами производят кислород
Беата Крафт решила протестировать их в лаборатории;
"Мы хотели посмотреть, что произойдет, если у них закончится кислород - как они делают, когда перемещаются из воды, богатой кислородом, в воду, обедненную кислородом. Выживут ли они?"
"Мы видели, как они израсходовали весь кислород в воде, а затем, к нашему удивлению, через несколько минут уровень кислорода снова начал расти. Это было очень захватывающе!", - вспоминает Дон Кэнфилд.
Достаточно для меня и моих друзей
Nitrosopumilus maritimus оказался способным производить кислород в темноте. Немного - совсем не настолько сильно, чтобы повлиять на уровень кислорода на Земле, но достаточно, чтобы поддерживать себя в рабочем состоянии.
"Если они производят немного больше кислорода, чем им самим нужно, он будет быстро поглощен другими организмами по соседству, поэтому этот кислород никогда не покинет океан", - объясняет Беате Крафт.
Но какое влияние они оказывают на окружающую среду, в которой они живут, эти чрезвычайно многочисленные кислородпродуцирующие микробы?
Новая океанская экспедиция
Исследователи уже знали, что аммиакокисляющие археи - это микроорганизмы, поддерживающие глобальный круговорот азота, но они не осознавали всей полноты их возможностей.
В недавно открытом пути Nitrosopumilus maritimus связывает производство кислорода с производством газообразного азота. Таким образом они удаляют биодоступный азот из окружающей среды.
«Если такой образ жизни широко распространен в океанах, это, безусловно, заставляет нас переосмыслить наше нынешнее понимание морского азотного цикла», - добавляет Беата Крафт.
«Мой следующий шаг - исследовать явление, которое мы наблюдали в наших лабораторных культурах в обедненных кислородом водах в различных точках океана по всему миру», - добавляет она.
Ее исследовательская группа уже взяла пробы во фьорде Мариагер в Дании, а следующая остановка - в водах Мексики и Коста-Рики.