Международная группа ученых впервые выделила организмы, способные поглощать оксид азота (NO) из атмосферы. Исследователи культивировали NO-зависимые микроорганизмы в биореакторе из образцов со станции очистки сточных вод. Данное исследование поможет развить новые способы очистки атмосферного воздуха и поможет в изучении бактериальных ферментов, катализирующих химические превращения азота. Работа опубликована в журнале Nature Microbiology.
Оксид азота (NO) — уникальная молекула, важная для всех живых существ и окружающей среды. Внутри организма NO связывается со свободными радикалами и гемоглобином, а также участвует в передаче нервных импульсов. Однако в составе окружающей среды оксид азота крайне токсичен. Он разрушает озоновый слой, а также под влиянием солнца превращается в диоксид азота (NO2). Для атмосферы NO2 опасен тем, что из-за своих физических свойств отражает тепловую энергию солнца и, создавая «парниковый эффект», блокирует выход тепла из атмосферы в космос.
В атмосферу оксид азота в основном попадает в составе «круговорота азота» — цикла превращений и переноса атмосферного азота, газа — N2. Основная задача «круговорота» — зафиксировать азот в соединениях с кислородом и водородом, сделав его доступным для живых организмов. Ключевую роль в этом процессе играют азотофиксирующие бактерии и некоторые археи. Они используют атмосферный азот, а также нитраты (NO3-) и аммиак (NH3), чтобы синтезировать биомолекулы, необходимые для организмов: аминокислоты, нуклеиновые кислоты.
Теперь ученые обнаружили бактерии, которые могут использовать оксид азота (NO) в качестве основного источника азота.
Для подготовки образцов исследователи посетили муниципальную станцию очистки сточных вод в немецком городе Бремен.
«Мы собрали активный ил — микробное сообщество для очистки воды — резервуара для денитрификации, — рассказывает участник проекта Палома Гарридо Амадор из Института морской микробиологии Общества Макса Планка. — В лаборатории мы добавили полученные образцы в биореактор и начали инкубацию с оксидом азота (NO)».
Биореактор — это специальный прибор для культивирования микроорганизмов. Главным преимуществом использования данного устройства в эксперименте стал тот факт, что ученые контролировали газовый состав среды, в которой росли микроорганизмы. Исследователи выделили микробное сообщество, которое смогло выжить при наличии в атмосфере исключительно оксида азота (NO).
«В ходе эксперимента мы обнаружили, что в культуре доминируют два ранее неизвестных вида, — говорит Боран Картал, руководитель исследовательской группы из Института морской микробиологии Общества Макса Планка, — мы назвали их Nitricoxidivorans perserverans и Nitricoxidireducens bremensis».
Обнаруженные микроорганизмы превращают оксид азота NO в диазот N2. Таким образом, данные виды потенциально могут использоваться при очистке промышленных сточных вод и отработанных газов, и, следовательно, снижать уровень NO и NO2 в атмосфере.
Проект также сыграл ключевую роль в исследовании эволюции биоэнергетических процессов. Образованная в результате разряда молнии или вулканической активности молекула NO была первым мощным окислителем до появления в атмосфере кислорода. Соответственно, первые микроорганизмы были зависимы от NO в качестве источника азота и окислителя.
«Изучение микроорганизмов, зависимых от оксида азота (NO), не только позволит нам увеличить арсенал биологических агентов для очистки окружающей среды, но и поможет проследить эволюцию путей восстановления оксидов азота бактериями», — подытожила Гарридо Амадор.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
