Вклад азота в древний океан

Исследователи из Института морской микробиологии Макса Планка в Бремене (Германия) показали, что пурпурные серобактерии могли вносить существенный вклад в фиксацию азота в условиях, преобладавших в протерозойском океане. Ранее предполагалось, что эту роль в основном выполняли цианобактерии.

Азот жизненно важен для всех форм жизни, являясь частью белков, нуклеиновых кислот и других клеточных структур. Преобразование газообразного азота из атмосферы в биодоступную форму — аммоний — было критически важным для развития жизни на ранней Земле. Новое исследование демонстрирует, что в условиях, сходных с бедными протерозойскими океанами, ранее недооцененная группа бактерий может фиксировать азот очень эффективно.

В качестве модели протерозойского океана учёные использовали альпийское озеро Каданьо в Швейцарии, которое, как и древний океан, постоянно стратифицировано. В его переходной зоне обитают пурпурные серобактерии. «Обнаружение окаменелостей этой группы микроорганизмов показывает, что они уже жили на нашей планете как минимум 1,6 миллиарда лет назад, в протерозойском эоне», — пояснила первый автор исследования Мириам Филиппи.

Используя комбинацию биогеохимических и молекулярных анализов, учёные обнаружили, что эти бактерии в озере Каданьо очень эффективно фиксируют азот с помощью наиболее распространённого в настоящее время фермента — молибденовой нитрогеназы. «Это было неожиданно, поскольку в воде очень мало молибдена — как и в протерозойском океане. Теперь мы знаем, что молибденовая нитрогеназа работает очень эффективно даже при низких концентрациях молибдена», — отметила соавтор Катарина Китцингер.

«Таким образом, мы впервые получаем указание на то, что пурпурные серобактерии могли быть частично ответственны за фиксацию азота в протерозойском океане, — заключила Филиппи. — До сих пор обычно предполагалось, что тогда большую часть фиксации азота осуществляли цианобактерии. Мы показываем, что роль пурпурных серобактерий в этом процессе, вероятно, недооценивалась». Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.