Новое исследование, проведенное учеными из Университета штата Орегон, демонстрирует способность некоторых штаммов самого распространенного в Мировом океане организма — SAR11 — генерировать метан в качестве побочного продукта при расщеплении соединения для получения фосфора.Результаты исследования публикуются на этой неделе в Nature Communications. Он финансировался Национальным научным фондом и Фондом Гордона и Бетти Мур.«Анаэробный биогенез метана был единственным известным процессом производства метана в океанах, для которого требовалась среда с очень низким уровнем кислорода», — сказал Анжелик «Энджел Уайт», исследователь из Колледжа наук о Земле, океане и атмосфере ОГУ, и соавторы. автор исследования. «В обширных центральных круговоротах Тихого и Атлантического океанов поверхностные воды содержат много кислорода, смешанного с атмосферой, но при этом они также содержат много метана, отсюда и термин« парадокс морского метана ».«Теперь мы узнали, что некоторые штаммы SAR11 при недостатке фосфора превращаются в соединение, известное как метилфосфоновая кислота», — добавил Уайт. «Организмы производят ферменты, которые могут расщеплять это соединение, высвобождая фосфор, который может быть использован для роста, и оставляя метан».
По словам ученых, это открытие является важной частью головоломки в понимании цикла метана на Земле. Он основан на серии исследований, проведенных учеными из нескольких учреждений по всему миру за последние несколько лет.
Предыдущие исследования показали, что при добавлении метилфосфоновой кислоты в морскую воду образуется метан, хотя никто точно не знал, как именно. Затем лабораторное исследование, проведенное Дэвидом Карлом из Гавайского университета и Уайтом из OSU, показало, что организм под названием Trichodesmium может расщеплять MPn и, таким образом, может быть потенциальным источником фосфора, который является важным минералом, необходимым для каждого живого организма.
Однако триходесмий редко встречается в морской среде и вряд ли может быть единственным источником обширных залежей метана в поверхностных водах.Поэтому Уайт обратился к Стиву Джованнони, выдающемуся профессору микробиологии в OSU, который не только поддерживает крупнейший в мире банк штаммов SAR11, но также обнаружил и идентифицировал SAR11 в 1990 году. В серии экспериментов Уайт, Джованнони и аспиранты Пол Карини и Эмили Кэмпбелл протестировали способность различных штаммов SAR11 потреблять MPn и отщеплять метан.
«Мы обнаружили, что некоторые действительно производили побочный продукт метана, а некоторые нет», — сказал Уайт. «Так же, как некоторые люди обладают другой способностью расщеплять соединения для питания, чем другие, так и эти организмы. Суть в том, что это показывает, что испытывающий нехватку фосфатов бактериопланктон способен производить метан и делать это в богатых кислородом водах».SAR11 — это самая маленькая из известных свободноживущих клеток, а также самый маленький геном или генетическая структура среди всех независимых клеток. Тем не менее, он доминирует над жизнью в океанах, процветает там, где погибло бы большинство других клеток, и играет огромную роль в круговороте углерода на Земле.
По словам ученых, эти бактерии настолько доминируют, что их общий вес превышает вес всех рыб в Мировом океане. В морской среде с низким содержанием питательных веществ и других ресурсов они могут выживать и размножаться в огромных количествах — например, миллилитр морской воды может содержать 500 000 таких клеток.«Океан — это конкурентная среда, и эти бактерии, по-видимому, выиграли гонку», — сказал Джованнони, профессор Научного колледжа ОГУ. «Наш анализ генома SAR11 показывает, что они стали доминирующей формой жизни в океанах, в основном, будучи простейшими».«Их способность отщеплять метан — интересное открытие, потому что оно дает частичное объяснение того, почему метан так распространен в водах с высоким содержанием кислорода в срединных районах океана», — добавил Джованнони. «Еще предстоит определить, какой вклад они вносят в бюджет метана».
С момента открытия SAR11 ученых интересовала их роль в углеродном бюджете Земли. Теперь их возможное участие в образовании метана придает изучению этих бактерий новое значение.
