Глубоководные микробы могут дать ответ на давний вопрос о круговороте азота на Земле

Ученые обнаружили неожиданную метаболическую способность у симбиотического сообщества глубоководных микроорганизмов. Это может помочь решить давнюю загадку глобального цикла азота.

Исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) изучили образцы океанических осадков в холодных метановых сипах на глубине 550 метров у побережья Калифорнии. В лаборатории они исследовали богатый метаном осадок и крошечные микробные конгломераты, живущие в нем. Эти сферические образования, в среднем по 500 клеток каждое, состоят из двух типов анаэробных микроорганизмов, живущих в уникальном симбиозе, питаемом метаном: сульфатредуцирующих бактерий и метаноокисляющих архей. Ученые обнаружили, что археи активно фиксируют азот и делятся им со своими бактериальными соседями. Это первое задокументированное свидетельство фиксации азота у метаноокисляющих архей. Работа опубликована в журнале Science.

Открытие важно, поскольку помогает объяснить дисбаланс в глобальном круговороте азота. Азот — ключевой элемент для всей жизни, но в доступной («фиксированной») форме его, по расчетам, потребляется больше, чем производится известными источниками. Новый источник фиксации азота, обнаруженный в глубоководных симбиотических сообществах, может частично закрыть эту брешь в «азотном бюджете» планеты. Эти организмы ответственны за потребление большей части естественного метана в глубинах океана, и теперь выясняется, что они также играют неожиданную роль в азотном цикле.

«Прошлое открытие того, что консорциумы архей и бактерий являются агентами окисления метана, привело к смене парадигмы в нашем понимании цикла углерода на дне океана, — говорит Мэтт Кейн, руководитель программы в отделе экологической биологии Национального научного фонда США (NSF). — Это новое открытие распространяет эту смену парадигмы на цикл азота». Хотя организмы живут в среде с доступным азотом (в форме аммония), возможно, в их плотном сообществе не всем клеткам хватает этого ресурса. Несмотря на ультрамедленные темпы роста (деление раз в 3–6 месяцев), археи производят больше азота, чем нужно им самим, и делятся им.