Alguns micróbios do fundo do mar produzem oxigênio de uma forma até então desconhecida. Para gerar energia, a espécie de archaea 'Nitrosopumilus maritimus' oxida amônia, na presença de oxigênio, em nitrato. Mas quando os pesquisadores selaram os micróbios em recipientes herméticos, sem luz ou oxigênio, eles ainda foram capazes de produzir O2 para uso na oxidação de amônia a nitrito.
Os oceanos desempenham um papel fundamental na manutenção do nível de oxigênio na atmosfera. Cerca de 70% dos oxigênio na atmosfera é produzida por plantas marinhas, as florestas tropicais respondem por cerca de um terço (28%) do oxigênio da Terra, os 2% restantes TerraO oxigênio de 's vem de outras fontes. O oceano produz oxigênio através da fotossíntese pelas plantas oceânicas (fitoplâncton, algas e plâncton de algas).
No entanto, há um grupo de poucas espécies de micróbios que vivem no oceano que produzem oxigênio no escuro, na ausência de luz solar, por meio de um processo diferente da fotossíntese. Nitrosopumilus maritimus agora se juntou a esse grupo de punhados de micróbios com base nessa habilidade.
Archaea (ou arqueobactérias) são micróbios unicelulares semelhantes às bactérias em estrutura (portanto, tanto arqueas quanto bactérias são procariontes), mas evolutivamente diferentes das bactérias e eucariotos, formando assim um terceiro grupo de organismos vivos. Archaea vive em ambientes baixo em oxigênio e são anaeróbios obrigatórios (o que significa que não podem sobreviver ao nível normal de oxigênio atmosférico), por exemplo, os halófilos vivem em ambientes extremamente salgados, os metanogênicos produzem metano, os termófilos vivem em ambientes extremamente quentes etc.
Cerca de 30% dos plânctons microbianos dos oceanos são compostos de archaea oxidante de amônia (AOA), que juntamente com as bactérias oxidantes de nitrito (NOB) fornecem a fonte predominante de nitrogênio inorgânico no oceano e desempenham um papel fundamental no ciclo do nitrogênio oceânico.
Ambos estes dois archaea, ou seja, AOA e NOB são conhecidos por depender de oxigênio molecular (O2) na oxidação de amônia a nitrito.
NH3 + 1.5 O2 → NÃO2- + H2O + H+
No entanto, essas arqueas são encontradas em abundância em ambientes marinhos anóxicos com níveis de oxigênio muito baixos ou até indetectáveis. Isso é muito surpreendente, especialmente pelo fato de não terem metabolismo anaeróbico conhecido. Seu metabolismo energético requer oxigênio, mas eles são encontrados em ambientes onde o oxigênio é indetectável. Como eles fazem isso?
Para investigar isso, o pesquisadores realizou incubações da archaea Nitrosopumilus maritimus em concentrações extremamente baixas de oxigênio em nano (10-9) alcance. Eles descobriram que após o esgotamento do oxigênio, as archaea foram capazes de produzir pequenas quantidades de oxigênio sob condições anóxicas. Eles produziram O2 para a oxidação da própria amônia, reduzindo simultaneamente o nitrito a óxido nitroso (N2O) e dinitrogênio (N2).
Este estudo mostrou via de oxidação anaeróbica de amônia (como O2 produção por Nitrosopumilus maritimus no ambiente oceânico empobrecido de oxigênio permite que eles oxidem amônia em nitrato para gerar energia). Também descobriu uma nova via de N2 produção em profundidade mar ambiente.
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Fontes:
- Kraft B., et al 2022. Produção de oxigênio e nitrogênio por um archaeon oxidante de amônia. Ciência. 6 de janeiro de 2022. Vol 375, Edição 6576 pp. 97-100. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe6733
- Martens-Habbena W. e Qin W., 2022. Nitificação Archaeal sem oxigênio. Ciência. 6 de janeiro de 2022. Vol 375, Edição 6576 pp. 27-28. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abn0373
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