Производящие метан микроорганизмы питаются железом

·Евгения Комарова

Исследователи из Университета штата Пенсильвания предложили обновленный биохимический канал, объясняющий, как микроорганизмы используют железо для более эффективного захвата энергии при производстве метана.

Понимание механизмов в основе деятельности микробов, вырабатывающих метан и углекислый газ, позволит управлять выбросами этих газов в атмосферу. Результаты исследования опубликованы в Science Advances, сообщает phys.org.

«Methanosarcina acetivorans – метаноген, играющий важную роль в углеродном цикле, — сказал профессор Джеймс Ферри. – Такие организмы производят около 1 млрд т метана в год, сильно влияя на климат. Понимание процесса синтеза газа поможет предсказать будущие изменения погоды и потенциально управлять объемами выбросов».

Микроорганизмы встречаются в средах, вроде океанского дна и рисовых плантаций. Methanosarcina acetivorans помогают перерабатывать мертвые растения, превращая уксусную кислоту в метан и углекислый газ. До исследования ученые не понимали, как микробы получают достаточно энергии, чтобы выжить в бескислородной среде. Авторы предположили, что их эффективность обеспечивает окисленное железо или ржавчина. С ее помощью археи производят больше метана и аденозинтрифосфата – химиката, необходимого для роста.

«Большинство существ синтезируют АТФ при дыхании, но для этого требуется кислород, — сказал Ферри. – Без него организмы часто переходят на менее эффективный процесс брожения. Но наличие железа позволяет M. acetivorans дышать без кислорода».

Открытие позволило обновить биологический канал, используемый археями для превращения уксусной кислоты в метан. Теперь он включает дыхание. Процесс включает большое количество промежуточных шагов, когда энергия теряется в виде тепла. Наличие железа помогает сохранить ее за счет электронной бифуркации.

«Процесс собирает энергию одного из самых расточительных этапов, превращая ее в АТФ, а не тепло», — сказал Ферри.

Обновленный канал позволит прогнозировать количество метана, выбрасываемое микроорганизмами в атмосферу.

«Рисовые поля – основной источник газа. Разлагающиеся в воде растения перерабатываются M. acetivorans. Если измерить количество железа на полях, можно предсказать объемы выбросов метана, повысив точность климатических моделей», — сказал Ферри.