Globalna tajemnica azotu została ujawniona

Mikroorganizmy utleniające amoniak (AOM) odgrywają ważną rolę w globalnym cyklu azotowym. Istnieją cztery typy OZUŚ: archeony utleniające amoniak (AOA), bakterie utleniające beta i gamma amoniak (β-AOB i γ-AOB) oraz kompletne utleniacze amoniaku (comammox). Uważa się, że konkurują o amoniak jako główne źródło azotu. Ponadto wiele gatunków OZUŚ może wykorzystywać mocznik jako alternatywne źródło energii i azotu, przekształcając go w amoniak.

Musimy jednak w pełni zrozumieć, w jaki sposób różne szczepy gatunków AOM współistnieją w tym samym środowisku: czy konkurują o amoniak, czy zamiast tego wykorzystują inne alternatywne związki, aby zaspokoić swoje potrzeby energetyczne?

Nowe badania prowadzone przez Wei Chena z Uniwersytetu w Oklahomie zmieniły sposób, w jaki rozumiemy utlenianie amoniaku, ważną część globalnego obiegu azotu.

Celem badania było ustalenie, dlaczego i w jaki sposób różne typy mikroorganizmów odgrywających rolę w utlenianiu amoniaku mogą współistnieć, nie konkurując bezpośrednio o nieorganiczny azot (amoniak). Zbadali także, w jaki sposób te mikroorganizmy wykorzystują zamiast tego azot organiczny (mocznik).

Ponad połowa tych szczepów AOM przystosowała się do stosowania mocznika. Jednakże użycie mocznika wymaga dodatkowej energii, ponieważ jest to bardziej złożona cząsteczka i przed użyciem musi zostać rozłożona na amoniak. Naukowcy chcieli zrozumieć, w jaki sposób te mikroorganizmy pozyskują i przetwarzają amoniak i mocznik, gdy są obecne.

powiedział Chen „Zawsze nazywaliśmy mocznik alternatywnym substratem amoniaku. Teraz wiemy, że główny szczep OZUŚ w rzeczywistości preferuje mocznik i hamuje użycie amoniaku, gdy jest on obecny. To odkrycie podważa dominujące założenia, które utrzymywały się przez ponad 100 lat od tego czasu wyhodowano pierwsze gatunki AOM.”

W badaniu odkryto, że szczepy AOM wykorzystują różne strategie regulacyjne do przetwarzania amoniaku lub mocznika. Pozwala im to uniknąć bezpośredniej konkurencji ze sobą i promować współistnienie. Te różnorodne preferencje podkreślają ukrytą różnorodność procesów fizjologicznych, a zrozumienie tych różnic może mieć ważne implikacje w świecie rzeczywistym, które wymagają dalszych badań.

Podbródek Powiedział, „AOM wytwarza albo azotany, które przedostają się do wód gruntowych i otaczających zbiorników wodnych, powodując eutrofizację, albo podtlenek azotu, silny gaz cieplarniany. Kiedy już potwierdzimy, które szczepy AOM preferują mocznik, będziemy mogli zweryfikować ich udział w wypłukiwaniu azotanów i wytwarzaniu gazów cieplarnianych w ” Środowisko. Jest to niezbędne do opracowania zrównoważonych i praktycznych metod redukcji zanieczyszczeń azotowych w ekosystemach naturalnych i inżynieryjnych. Prawdopodobnie będzie to przedmiotem przyszłych badań.

Odniesienie do magazynu:

1. Chen, W., Wei, S. B., Cheng, Y. i in. Bakterie utleniające amoniak i archeony wykazują zróżnicowane preferencje dotyczące źródeł azotu. Nat Mikrobiol (2024). Identyfikator cyfrowy: 10.1038/s41564-023-01593-7