Более одного: микроб, долго контролировавший азот в океане, делит трон

Морские учёные долгое время считали, что микроб Trichodesmium (цианобактерия) безраздельно властвует над азотным балансом океана. Новые результаты исследования, опубликованные онлайн в журнале Science Express, показывают, что Trichodesmium, возможно, придётся делиться своим троном. Два других его собрата, мелкие сферические виды азотфиксирующих цианобактерий UCYN-A и Crocosphaera watsonii, также широко распространены в океанах.

Один из них, UCYN-A, распространён шире, чем Trichodesmium, и может жить в более холодных водах. Учёные обнаружили, что разные азотфиксирующие цианобактерии имеют различные предпочтения к температуре воды и другим факторам окружающей среды.

Пиа Мойсандер и Джон Зер из Калифорнийского университета в Санта-Крузе и их соавторы показали, что активно фиксирующий азот UCYN-A «может встречаться в большом количестве на более высоких широтах и в более глубоких водах, чем Trichodesmium». «Если Trichodesmium можно считать микробом тёплых вод, то UCYN-A предпочитает более прохладные», — говорит Зер. «Это имеет далеко идущие последствия для географического распределения океанских "азотфиксаторов" и для самого процесса фиксации азота».

По словам соавтора Джозефа Монтойи из Технологического института Джорджии, «мы начинаем понимать биогеографию морской фиксации азота и широкий спектр океанических местообитаний, где фиксация азота вносит значительный вклад в общий азотный баланс». Большинство предыдущих оценок глобальной фиксации азота основывались на распределении или факторах, контролирующих рост Trichodesmium.

«Результаты этого исследования показывают, что эти новые микробы встречаются в мировом океане с распределением, аналогичным распространению неазотфиксирующих цианобактерий, которые повсеместны», — говорит Дэвид Гаррисон, руководитель программы в Директорате геонаук Национального научного фонда США (NSF). Исследование также поддержано Директоратом биологических наук NSF и научно-технологическим центром NSF C-MORE.

Trichodesmium, а также UCYN-A и Crocosphaera watsonii «фиксируют» азот в морях, извлекая газообразный азот из воздуха и преобразуя его в химические формы, которые другие микроорганизмы могут использовать для питания своих клеток. Азотфиксирующие микроорганизмы — ключ к продуктивности океанов. Рост микробов в основании пищевой цепи зависит от таких питательных веществ, как азот, так же как сельское хозяйство на суше зависит от них.

Микроорганизмы, фиксирующие азот, играют центральную роль в «вертикальном потоке органического вещества в глубины океана», говорит Зер. Эти мельчайшие формы жизни играют очень большую роль. В ходе ряда этапов процесса фиксации азота они связывают углерод из атмосферы, что важно для контроля климата Земли.