Производящие метан микроорганизмы питаются железом
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.
