Биология

Анаммокс-бактерии оказались способны к внеклеточному переносу электронов

KAUST

Ученые из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы и Университета Неймегена показали, что анаэробные бактерии, ответственные за потерю более чем 50% азота из морской среды, используют для дыхания твердое вещество вне клеток. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.

Живые организмы используют окислительно-восстановительные реакции, чтобы генерировать необходимую для выживания энергию. В ходе таких реакций электроны от молекулы-донора передаются молекуле-акцептору. У людей этот процесс происходит при окислении пищи, поступающей в организм. Микроорганизмы используют для этого различные комбинации доноров и акцепторов электронов.

Анаммокс-бактерии, например, получают энергию, используя ионы аммония в качестве донора электронов и внутриклеточный растворимый нитрит в качестве акцептора. В результате такой реакции выделяется азот. До сих пор ученые считали, что это единственный механизм, который задействуют в своей работе такие бактерии. Однако теперь исследователи обнаружили, что пресноводные и морские анаммокс-бактерии также могут переносить электроны от аммония к акцепторам, находящимся вне их клеток. В частности, такими акцепторами могут выступать оксид графена или электроды в микробных электролизных ячейках.

Анализируя геном одной из таких бактерий, ученые обнаружили, что они имеют железосодержащие белки — цитохромы, — которые также присутствуют у бактерий, способных переносить электроны за пределы своих клеток. Затем авторы показали, что электроны можно перенести от ионов аммония к твердому веществу вне клеток. Чтобы это произошло, электроны должны пересечь три различных барьера, в том числе мембрану анаммоксосомы — органеллы, в которой происходит окисление ионов аммония.

Ученые уже используют анаммокс-бактерии для извлечения аммония из питьевой воды. Эти бактерии не нуждаются в кислороде и при этом имеют эффективность процессов переработки аммония, сопоставимую с аэробными бактериями. И хотя анаммокс-бактерии не нуждаются в кислороде, им необходим нитрит. Пока генерировать это вещество ученые предложили с помощью аэробных бактерий.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.