Бактерии могут жить и расти в оксиде азота

Группа ученых из Института морской микробиологии имени Макса Планка установила, что бактерии могут использовать для роста в качестве среды оксид азота(II) — NO. Ранее считалось, что такая среда не пригодна для жизни, и бактерий, растущих на NO, обнаружено не было. Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.

Оксид азота (NO) — универсальная молекула. Окись азота является ключевым вторичным посредником в организмах позвоночных и играет важную роль в межклеточной и внутриклеточной передаче сигнала и, как следствие, во множестве биологических процессов. Также эта молекула разрушает озоновый слой в атмосфере нашей планеты и является предшественником закиси азота (N₂O), которая обладает свойствами парникового газа. Помимо этого, оксиды азота являются сильными загрязнителями, выбрасываемыми вместе с выхлопными газами, например из двигателей внутреннего сгорания автомобилей. Они наносят вред здоровью человека.

Задолго до появления кислорода на Земле оксид азота был доступен в качестве высокоэнергетического окислителя, и теоретически он мог бы сыграть фундаментальную роль в возникновении и эволюции жизни на нашей планете. Из этого следует вопрос, который до сих пор оставался без ответа: могут ли организмы использовать его для роста? Исследование Борана Картала, сотрудника Института морской микробиологии имени Макса Планка, и его коллег проливают свет на роль NO на Земле. «Можно было бы подумать, что в такой среде должны быть хоть какие-то микроорганизмы, — говорит Боран Картал. — Ведь оксид азота существует с момента появления жизни на Земле». Однако бактерий, растущих на NO, не находили до недавнего времени.

Боран Картал и его коллеги из Университета Неймегена в Нидерландах обнаружили, что анаэробные анаммокс-бактерии напрямую используют NO для роста. Анаммокс-бактерии — это группа микроорганизмов, получающих энергию за счет окисления аммония (иона, образовавшегося из молекулы аммиака) в условиях отсутствия кислорода. Эти микроорганизмы окисляют аммоний, снижая при этом уровень NO в атмосфере и выделяя азот (N₂).

Некоторые бактерии превращают NO в закись азота (N₂O), которая является парниковым газом и оказывает неблагоприятное воздействие на окружающую среду, повышая общую температуру воздуха на планете. N₂, напротив, безвреден. Таким образом, преобразование молекул NO в N₂, как это делают бактерии, способные жить в среде оксида азота, оказывает меньшее влияние на изменение климатических условий планеты, чем превращение NO в N₂O.

«Таким образом, анаммокс-бактерии уменьшают в атмосфере Земли количество NO, доступное для производства N₂O, что снижает количество выделяемого парникового газа, — объясняет Боран Картал. — Анаммокс, глобально важный микробный процесс цикла азота, работает не так, как мы предполагали. Эти открытия поменяют наше понимание азотного цикла Земли. Оксид азота в первую очередь рассматривался как токсин, но теперь мы показываем, что анаммокс-бактерии могут преобразовывать его в безвредный N₂. Более того, другие бактерии, кроме тех, что исследованы здесь, также могут расти на оксиде азота и быть повсюду».

Теперь Боран Картал и его группа из Института Макса Планка в Бремене исследуют различные экосистемы со всего мира, охотясь за специализированными микроорганизмами, преобразующими оксид азота. Они хотят лучше понять, как микробы используют NO в аэробных и анаэробных средах. Это, вероятно, проложит путь к открытию новых ферментов, участвующих в трансформации оксида азота.

«Наша работа интересна для понимания того, как анаммоксовые бактерии могут регулировать выбросы N₂O и NO из природных и техногенных экосистем. Мы хотим понять, как организмы могут существовать в среде с NO и использовать его», — продолжает Боран Картал.

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