Метан в океане возникает благодаря "каннибализму" микробов

30 августа 2012 года

Археи из рода Nitrosopumilus оказались одним из основных источников метана в водах мирового океана - тело микроба после смерти "съедается" его же сородичами и бактериями, которые поглощают фосфор и выделяют метан обратно в воду, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

"Мы изучали антибиотики, в которых есть связь между атомами углерода и фосфора. В геноме одного из микробов мы обнаружили гены, которые мы посчитали "инструкциями" по производству антибиотиков. Реальность оказалась совсем другой - они делали совершенно другие вещи", - пояснил руководитель группы Уильям Мэткалф (William Metcalf) из университета штата Иллинойс в Урбане (США).

Мэткалф и его коллеги изучали геномы различных микробов, пытаясь выделить те микроорганизмы, которые позволят создать новые типы антибиотиков.

Ученые обращали особое внимание на гены, содержащие в себе инструкции по производству так называемых фосфоновых кислот - соединений фосфорной кислоты и органических радикалов. В последние годы биологи открыли несколько фосфоновых кислот, обладающих антибиотическими свойствами, которые сейчас применяются в сельском хозяйстве и медицине.

В ходе своих экспериментов коллектив под руководством Мэткалфа заметил, что геном широко распространенных в океане архей Nitrosopumilus maritimus содержал в себе набор генов, похожих на инструкции по производству фосфоновых кислот внутри клетки.

Ученые извлекли эти участки из ДНК археи, вставили несколько его копий в геном кишечной палочки (Escherichia coli) и проследили за тем, что будет вырабатывать бактерия. Оказалось, что набор генов из Nitrosopumilus maritimus вырабатывал не антибиотик, а простейшую фосфоновую кислоту метил-фосфонат.

Как объясняют биологи, данное вещество является ключевым звеном в метановой гипотезе Дэвида Карла (David Karl) из университета Гавай и Эдварда ДеЛонга (Edward DeLong) из Массачусетского технологического института. Карл и ДеЛонг предположили, что основным источником метана являются бактерии, разлагающие молекулы метил-фосфоната на метан и фосфорную кислоту. Эта теория была холодно принята научным сообществом, так как в мировом океане отсутствуют фосфоновые кислоты.

Мэткалф и его коллеги проверили эту гипотезу, вырастив большое количество Nitrosopumilus maritimus в компании с другими обитателями вод мирового океана. Они выяснили, что клеточные стенки архей постепенно накапливают метил-фосфонат. При смерти археи ее оболочка "съедается" другими бактериями, которые поглощают фосфоновую кислоту и выделяют метан.

"Мы знаем, что примерно 20% от силы парникового эффекта приходится на метан, 4% от общего объема которого приходится на неизвестный источник, происхождение которого нам удалось раскрыть. Необходимо знать, как зарождается и исчезает метан в атмосфере для понимания того, как поведет себя климатическая система при изменении условий", - заключает Мэткалф.