Бактерии, которые «дышат» железными минералами, одновременно обезвреживая сульфид, опережают химические реакции

Международная команда учёных под руководством микробиологов Марка Мусманна и Александра Лоя из Венского университета обнаружила новый тип микробного метаболизма: так называемые MISO-бактерии «дышат» железными минералами, окисляя токсичный сульфид. Исследователи выяснили, что реакция между токсичным сероводородом и твёрдыми железными минералами является не только химическим, но и ранее неизвестным биологическим процессом. Универсальные микробы в морских осадках и наземных водно-болотных угодьях удаляют токсичный сульфид и используют его для своего роста, что может предотвращать распространение бескислородных «мёртвых зон» в водной среде. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.

До сих пор биогеохимические модели рассматривали эту реакцию как чисто абиотическую, ведущую в основном к образованию элементарной серы и моносульфида железа (FeS). Однако, как показало исследование, микроорганизмы также могут использовать её для получения энергии. Новый метаболический путь, сокращённо названный MISO, связывает восстановление оксида железа(III) с окислением сульфида. В отличие от химической реакции, MISO напрямую производит сульфат, эффективно обходя промежуточные этапы цикла серы. «MISO-бактерии удаляют токсичный сульфид и могут помочь предотвратить расширение так называемых "мёртвых зон" в водных средах, одновременно фиксируя углекислый газ для роста — подобно растениям», — отмечает Марк Мусманн.

Лабораторные эксперименты с культивируемой MISO-бактерией продемонстрировали, что ферментативно катализируемая реакция протекает быстрее эквивалентной химической реакции. Это указывает, что микробы являются основными движущими силами данного процесса в природе. В морских осадках MISO может быть ответственен за до 7% глобального окисления сульфида до сульфата, что обусловлено значительным потоком реакционноспособного железа из рек и тающих ледников в океаны. «Это открытие демонстрирует метаболическую изобретательность микроорганизмов и подчёркивает их незаменимую роль в формировании глобальных циклов элементов на Земле», — заключает Александрой Лой.