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海洋制氧新途径

科学生物学海洋制氧新途径

深海中的一些微生物以前所未有的方式产生氧气。 为了产生能量,古细菌“Nitrosopumilus maritimus”在氧气存在的情况下将氨氧化成硝酸盐。 但是当研究人员将微生物密封在密闭容器中时,没有光或氧气,它们仍然能够产生 O2 用于氨氧化成亚硝酸盐。  

海洋在维持大气中的氧气含量方面发挥着关键作用。 约 70% 的 氧气 大气中的氧气是由海洋植物产生的,热带雨林约占地球氧气的三分之一(28%),其余的 2% 地球的氧气来自其他来源。 海洋通过海洋植物(浮游植物、海带和藻类浮游生物)的光合作用产生氧气。  

然而,生活在海洋中的微生物种类很少,它们在黑暗中、没有阳光的情况下通过与光合作用不同的过程产生氧气。 亚硝化海藻 现在已经基于这种能力加入了这群极少数的微生物。  

古细菌(或古细菌)是结构上与细菌相似的单细胞微生物(因此古细菌和细菌都是原核生物),但在进化上与细菌和真核生物不同,因此形成了第三类活生物体。 古菌生活在 环境中 氧气含量低并且是专性厌氧菌(意味着它们无法在正常的大气氧气水平下生存),例如,嗜盐菌生活在极咸的环境中,产甲烷菌产生甲烷,嗜热菌生活在极热的环境中等。  

海洋中约 30% 的微生物浮游生物由氨氧化古细菌 (AOA) 组成,它们与亚硝酸盐氧化细菌 (NOB) 一起提供海洋中主要的无机氮源,并在海洋氮循环中发挥关键作用。  

已知这两种古菌,即 AOA 和 NOB 都依赖于分子氧(O2) 将氨氧化成亚硝酸盐。  

NH3 + 1.5 O.2 →没有2 + H2O + H.+  

然而,这些古细菌在缺氧海洋环境中大量存在,氧气含量非常低甚至检测不到。 这是非常令人惊讶的,特别是考虑到它们没有已知的无氧代谢这一事实。 它们的能量代谢需要氧气,但它们存在于无法检测到氧气的环境中。 他们是如何做到的呢?  

为了对此进行调查, 研究人员 进行了古细菌的孵化 亚硝化海藻 在纳米极低的氧浓度(10 - 9) 范围。 他们发现,在氧气耗尽后,古细菌能够在缺氧条件下产生少量氧气。 他们产生了 O2 用于氨本身的氧化,同时将亚硝酸盐还原为一氧化二氮(N2O) 和二氮 (N2). 

本研究显示了厌氧氨氧化的途径(O2 生产者 亚硝化海藻 在缺氧的海洋环境中,它们能够将氨氧化成硝酸盐以产生能量)。 它还揭示了N的新途径2 深度生产 环境。 

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来源:  

  1. 卡夫 B., 2022. 氨氧化古细菌的氧气和氮气生产。 科学。 6 年 2022 月 375 日。第 6576 卷,第 97 期,第 100-XNUMX 页。 DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe6733 
  1. Martens-Habbena W. 和 Qin W.,2022。无氧古菌硝化。 科学。 6 年 2022 月 375 日。第 6576 卷,第 27 期,第 28-XNUMX 页。 DOI: https://doi.org/10.1126/science.abn0373 

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