Njia Mpya ya Riwaya ya Uzalishaji wa Oksijeni katika Bahari

Baadhi ya vijiumbe katika kilindi cha bahari hutokeza oksijeni kwa njia isiyojulikana hadi sasa. Ili kuzalisha nishati, spishi ya archaea 'Nitrosopumilus maritimus' huweka oksidi ya amonia, ikiwa ni pamoja na oksijeni, hadi nitrati. Lakini watafiti walipofunga vijidudu kwenye vyombo visivyopitisha hewa, bila mwanga au oksijeni, bado waliweza kutoa O.₂ kwa matumizi ya oxidation ya amonia hadi nitriti.  

Bahari huchukua jukumu muhimu katika kudumisha kiwango cha oksijeni katika angahewa. Takriban 70% ya oksijeni katika angahewa huzalishwa na mimea ya baharini, misitu ya mvua inachukua takribani theluthi moja (28%) ya oksijeni ya Dunia, asilimia 2 iliyobaki ya Ardhioksijeni hutoka kwa vyanzo vingine. Bahari hutoa oksijeni kupitia usanisinuru na mimea ya baharini (phytoplankton, kelp, na algal plankton).  

Walakini, kuna kundi la spishi chache za vijidudu wanaoishi baharini ambao hutoa oksijeni gizani, bila kukosekana kwa mwanga wa jua, kupitia mchakato tofauti na usanisinuru. Nitrosopumilus maritimus sasa amejiunga na kundi hili la wachache wa vijidudu kwa misingi ya uwezo huu.  

Archaea (au archaebacteria) ni vijidudu vyenye seli moja sawa na bakteria katika muundo (kwa hivyo archaea na bakteria ni prokariyoti), lakini kwa mageuzi tofauti na bakteria. eukaryoti, hivyo kuunda kundi la tatu la viumbe hai. Archaea anaishi ndani mazingira oksijeni duni na ni aerobes zinazohitajika (kumaanisha kuwa haziwezi kuishi katika kiwango cha kawaida cha oksijeni ya anga), kwa mfano, halofili huishi katika mazingira yenye chumvi nyingi, methanojeni huzalisha methane, thermofili huishi katika mazingira ya joto sana n.k.  

Takriban 30% ya planktoni ndogondogo za bahari huundwa na archaea-oxidizing archaea (AOA), ambayo pamoja na bakteria ya oksidi ya nitriti (NOB) hutoa chanzo kikuu cha nitrojeni isokaboni katika bahari na huchukua jukumu muhimu katika mzunguko wa nitrojeni wa bahari.  

Zote mbili archaea, yaani, AOA na NOB zinajulikana kutegemea oksijeni ya molekuli (O.₂) katika uoksidishaji wa amonia hadi nitriti.  

NH₃ + 1.5 AU₂ → HAPANA₂^- + H₂O + H⁺  

Hata hivyo, archaea hizi zinapatikana kwa wingi katika mazingira ya baharini yasiyo na oksijeni yenye viwango vya chini sana vya oksijeni au hata visivyoweza kutambulika. Hii ni ya kushangaza sana, hasa kwa kuzingatia ukweli kwamba hawana kimetaboliki ya anaerobic inayojulikana. Umetaboli wao wa nishati unahitaji oksijeni, lakini hupatikana katika mazingira ambayo oksijeni haionekani. Je, wanafanyaje?  

Ili kuchunguza hili, watafiti ilifanya incubations ya archaea Nitrosopumilus maritimus kwa viwango vya chini sana vya oksijeni katika nano (10^-9) mbalimbali. Waligundua kwamba baada ya kupungua kwa oksijeni, archaea iliweza kuzalisha kiasi kidogo cha oksijeni chini ya hali ya anoxic. Walitoa O₂ kwa uoksidishaji wa amonia yenyewe wakati huo huo kupunguza nitriti hadi oksidi ya nitrojeni (N₂O) na dinitrogen (N₂). 

Utafiti huu ulionyesha njia ya uoksidishaji wa amonia ya anaerobic (jinsi O₂ uzalishaji na Nitrosopumilus maritimus katika mazingira ya bahari yenye oksijeni iliyopungua huwawezesha oksidi ya amonia hadi nitrati kuzalisha nishati). Pia iligundua njia mpya ya N₂ uzalishaji kwa kina bahari mazingira. 

*** 

Vyanzo:  

1. Kraft B., et al 2022. Uzalishaji wa oksijeni na nitrojeni kwa amonia-oxidizing archaeon. Sayansi. 6 Jan 2022. Vol 375, Toleo la 6576 ukurasa wa 97-100. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe6733 

2. Martens-Habbena W., na Qin W., 2022. Archaeal nitrification bila oksijeni. Sayansi. 6 Jan 2022. Vol 375, Toleo la 6576 ukurasa wa 27-28. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abn0373 

***