С момента кислородной катастрофы, которая произошла примерно 2,45 миллиарда лет назад, большинству живых организмов на Земле необходим кислород. Он производится другими организмами, которым для производства этого газа нужен солнечный свет.
Собственно говоря, как утверждают ученые, кислородная катастрофа произошла лишь по той причине, что наша планета замедлила свое вращение, в результате чего увеличился световой день. Это позволило цианобактериям успевать в течение дня выделять большое количество кислорода. Они-то и наполнили атмосферу жизненно важным газом. Однако, как совсем недавно выяснили ученые из Университета Южной Дании, не всем организмам для выработки кислорода необходим солнечный свет. В океане был обнаружен микроб, который нарушает все вышеозвученные правила — он выживает даже в условиях темноты и в среде с полным отсутствием кислорода.
Микробы, которые живут в темноте и без кислорода
Речь идет о микробе Nitrosopumilus maritimus, а также других некоторых родственных ему микроорганизмах. Ранее ученым было известно, что эти микробы могут жить в среде с минимальным количеством кислорода. Однако непонятно было что они там делают и как выживают в таких условиях.
Следует отметить, что Nitrosopumilus maritimus является распространенным в океане микробом. Если набрать ведро океанской воды, каждая пятая клетка в ней будет этим микробом. Как говорят ученые, он играет важную роль в круговороте азота. При этом уже давно известно, что он не может жить без кислорода.
Изначально эксперты думали, что в бескислородной среде, где эти микробы тоже встречаются в большом количестве, они не выполняют никакую функцию. Но как и почему они туда попадают? Все эти загадки вдохновили ученых из Дании провести исследование, результаты которого недавно были опубликованы в журнале Science.
Чтобы выяснить почему такое большое количество этих микроорганизмов имеется в бескислородной среде, и что они там делают, ученые извлекли их из естественной среды обитания и поместили в искусственные лабораторные условия. Основная задача состояла в том, чтобы выяснить, что с ними произойдет, когда из воды исчезнет весь кислород, и при этом не будет солнечного света.
Таким образом ученые создали условия, которые исключали возможность производства кислорода. По сути, это естественный сценарий, который происходит, когда Nitrosopumilus maritimus перемещаются из богатых кислородом вод в те, которые его практически не содержат.
То, что в итоге обнаружила команда исследователей, их сильно удивило. Микроорганизмы стали производить кислород, а также газообразный азот (диазотом) в качестве побочного продукта.
“Мы зафиксировали, что микробы израсходовали весь кислород, который был в воде, но потом, спустя несколько минут уровень кислорода опять начал расти” — говорит геобиолог Дон Кэнфилд, один из авторов исследования.
Как микробы вырабатывают кислород без солнечного света
Ученые пока не могут дать четкий ответ, как микробы вырабатывают кислород без доступа к солнечному свету. Однако они обращают внимание на то, что количество вырабатываемого кислорода небольшое. Его достаточно для выживания только самих микробов. О том, что микробы вырабатывают кислород неизвестным ранее способом, говорит тот факт, что этот процесс сопровождается выделением газообразного азота.
Микробы каким-то образом перерабатывают аммиак в нитрит. Данный процесс позволяет им получать энергию. В свою очередь, для осуществления этого процесса они сами производят кислород. Для осуществления всех этих биохимических реакций они используют свободный азот, который доступен в окружающей среде. Данный вывод требует проведения дальнейших исследований. Если он будет подтвержден, ученым придется переосмыслить понимание азотного цикла в океане.
Авторы работы планируют теперь провести исследование не в лабораторных условиях, а естественной среде, то есть в водах океана, с минимальным содержанием кислорода, причем в разных точках мира. Напоследок напомню, что наибольшее количество кислорода на Земле вырабатывает фитопланктон. Причем он также поглощает углерод, то есть парниковый газ.
Автор: Андрей Жуков