Баланс между процессами производства и потребления метана оказывает большое влияние на выбросы этого сильного парникового газа в нашу атмосферу во всем мире. Команда микробиологов и биогеохимиков обнаружила архей - другую ветвь древних прокариот, помимо бактерий - порядка Methanosarcinales, которые используют железо для превращения метана в углекислый газ. Во время этого процесса восстановленное железо становится доступным для других бактерий. Следовательно, микроорганизм инициирует энергетический каскад, влияющий на цикл железа и метана и, следовательно, на выбросы метана, описывают первые авторы Катарина Этвиг и Баоли Чжу в статье.
Применение в очистке сточных вод
Кроме того, у этих архей есть еще одна хитрость в рукаве. Они могут превращать нитраты в аммоний: любимую пищу знаменитых анаммокс-бактерий, которые превращают аммоний в газообразный азот без использования кислорода. «Это актуально для очистки сточных вод», - говорит Боран Картал, микробиолог, недавно переехавший из Университета Радбуда в Институт Макса Планка в Бремене. «Биореактор, содержащий анаэробные микроорганизмы, окисляющие метан и аммоний, можно использовать для одновременного преобразования аммония, метана и окисленного азота в сточных водах в безвредный газообразный азот и двуокись углерода, которые имеют гораздо меньший потенциал глобального потепления». Тот же процесс может быть важен, например, на рисовых полях, на долю которых приходится около 20 процентов антропогенных выбросов метана.
Ближе, чем ожидалось
Хотя были многочисленные указания на существование таких железозависимых окислителей метана, исследователям так и не удалось их выделить. Удивительно, но они оказались прямо перед нашим порогом: «После многих лет поисков мы нашли их в нашей собственной коллекции образцов», - с улыбкой говорит микробиолог Майк Джеттен из Университета Рэдбауд. «В конце концов мы обнаружили их в накопительных культурах из Твентеканала в Нидерландах, которые были в нашей лаборатории в течение многих лет. Мы получили большое количество биомассы, подкармливая их метаном и нитратами». Картал добавляет: «Основываясь на генетическом плане этих микроорганизмов, мы предположили, что они также могут преобразовывать твердые частицы железа в сочетании с окислением метана. Когда мы проверили нашу гипотезу в лаборатории, эти организмы добились цели». На следующем этапе Картал хочет более подробно изучить детали процесса. «Эти результаты заполняют один из оставшихся пробелов в нашем понимании анаэробного окисления метана. Теперь мы хотим дополнительно изучить, какие белковые комплексы участвуют в этом процессе».
Волшебный квадрат микробиологии
Несколько лет назад Джеттен и его команда составили таблицу с доступными донорами и акцепторами электронов, которая должна обеспечить рост пока еще неизвестных микроорганизмов. Эдакий магический квадрат микробиологии. Он ожидал, что в каждый ящик поместится бактерия или ахеон, поскольку эволюция редко оставляет нишу незанятой. Его команда уже обнаружила восемь из девяти призрачных микроорганизмов в таблице: Methanosarcinales заполняет предпоследнюю ячейку. «Это действительно особенная находка, - объясняет Джеттен. «Мы надеемся вскоре обнаружить последний микроорганизм, но австралийские и американские исследователи набрасываются на нас по пятам, так что сейчас захватывающие времена».
Миллиарды лет назад
Недавно обнаруженный процесс может также привести к новому пониманию ранней истории нашей планеты. Уже миллиарды лет назад Methanosarcinales archaea могли в изобилии процветать под богатой метаном атмосферой железистых (содержащих железо) архейских океанов, 4 к 2.5 миллиардов лет назад. Таким образом, дополнительная информация о метаболизме этого организма может пролить новый свет на давнюю дискуссию о роли метаболизма железа на ранней Земле.