В глубине морского дна, там, где солнечный свет не проникает сквозь толщу воды, а кислород исчезает уже через несколько сантиметров осадка, природа ведёт скрытую, но жизненно важную работу. В этой тьме, среди черных слоёв ила, живут микробы, которые научились дышать… ржавчиной.
Недавнее открытие микробиологов Венского университета показывает: эти бактерии не просто выживают в экстремальной среде — они активно очищают океаны, используя токсичный сульфид в качестве топлива и превращая его в безвредный сульфат. Открытие нового метаболического пути, получившего название MISO, меняет представление учёных о глобальных циклах серы, железа и углерода.
Исследование опубликовано в журнале Nature и уже называют одним из важнейших микробиологических прорывов десятилетия.
Невидимые «инженеры планеты»
На Земле движение ключевых элементов — углерода, серы, железа, азота — происходит непрерывно, формируя биогеохимические циклы, которые регулируют климат и химический баланс планеты. Почти на каждом этапе этого гигантского круговорота стоят микробы.
Они перерабатывают серу в бескислородных слоях океана, превращают железо в разных окисленных формах, помогают улавливать углекислый газ — и всё это в условиях, где другие формы жизни давно бы погибли.
Но до недавнего времени учёные считали, что реакция между сульфидом — токсичным и резким по запаху газом — и минералами железа (обычной «ржавчиной») является исключительно химической.
Оказалось: нет. Природа снова оказалась хитрее.
Те, кто питается ядом
Бактерии, получившие название MISO, существуют в морских осадках, болотных почвах и других зонах, где кислород быстро исчезает. Эти микробы нашли способ использовать сульфид так же, как мы используем кислород для дыхания — в качестве источника энергии.
Они окисляют токсичный сульфид, используя минералы железа как дыхательную цепь. И делают это быстрее, чем химические реакции.
Это значит, что микробы MISO — вероятно, главный механизм превращения сульфида в сульфат в глобальном масштабе.
Учёные доказали:
-
MISO «дышит» оксидом железа;
-
микробы пропускают все промежуточные стадии серного цикла;
-
они напрямую производят сульфат — безопасную и стабильную форму серы;
-
процесс сопровождается захватом углекислого газа, как у растений.
Этот метаболизм поддерживает экологический баланс в океанах и препятствует накоплению смертельного сульфида.
Щит против «мертвых зон» океана
«Мертвые зоны» — это области, где кислорода настолько мало, что большая часть морской жизни гибнет. Они расширяются из-за загрязнения, изменения климата и чрезмерного поступления питательных веществ в океаны.
Накопление сульфида — один из ключевых факторов, ускоряющих их рост.
MISO-механизм, по оценкам исследователей, может быть ответственен за до 7% мирового окисления сульфида в морских осадках. Это огромная цифра, если учесть масштабы мирового океана.
Невидимые, но всепроникающие микробы становятся естественным барьером против распространения зон безжизненности.
Почему это открытие так важно?
-
Оно показывает, что биосфера Земли глубже и сложнее, чем считали ранее.
-
Связывает циклы серы, железа и углерода одним биологическим процессом.
-
Открывает новый тип микробного метаболизма, ранее не изученный.
-
Помогает моделировать климат и состояние океанов в будущих условиях глобального потепления.
-
Может подсказать биотехнологам новые способы очистки загрязнённых вод и донных отложений.
По словам Александра Лоя, одного из руководителей исследования, это открытие демонстрирует «удивительную изобретательность микробов» и их роль в поддержании здоровья планеты.
Крошечные спасители
Планета постоянно меняется и микробы меняются вместе с ней. Они первыми освоили бескислородные миры древних океанов и до сих пор остаются ключевыми игроками в их химии.
Открытие MISO напоминает: чтобы понять будущее Земли, нужно изучать тех, кто формирует её настоящее, микроскопических обитателей тёмных слоёв морского дна, незаметных, но жизненно важных.
По материалам: Венского университета
