Algunos microbios de las profundidades marinas producen oxígeno de una forma hasta ahora desconocida. Para generar energía, la especie de arquea 'Nitrosopumilus maritimus' oxida el amoníaco, en presencia de oxígeno, a nitrato. Pero cuando los investigadores sellaron los microbios en recipientes herméticos, sin luz ni oxígeno, aún podían producir O2 para uso en la oxidación de amoníaco a nitrito.
Los océanos juegan un papel clave en el mantenimiento del nivel de oxígeno en la atmósfera. Alrededor del 70% de los oxígeno en la atmósfera es producido por plantas marinas, las selvas tropicales representan aproximadamente un tercio (28%) del oxígeno de la Tierra, el 2 por ciento restante de La Tierra El oxígeno proviene de otras fuentes. El océano produce oxígeno a través de la fotosíntesis de las plantas oceánicas (fitoplancton, algas marinas y plancton de algas).
Sin embargo, hay un grupo de pocas especies de microbios que viven en el océano que producen oxígeno en la oscuridad, en ausencia de luz solar, a través de un proceso diferente al de la fotosíntesis. Nitrosopumilus maritimus ahora se ha unido a este grupo de puñados de microbios sobre la base de esta habilidad.
Las arqueas (o arqueobacterias) son microbios unicelulares similares en estructura a las bacterias (de ahí que tanto las arqueas como las bacterias sean procariotas), pero evolutivamente diferentes de las bacterias y eucariotas, formando así un tercer grupo de organismos vivos. Las arqueas viven en ambientes bajos en oxígeno y son anaerobios obligados (lo que significa que no pueden sobrevivir al nivel normal de oxígeno atmosférico), por ejemplo, los halófilos viven en ambientes extremadamente salados, los metanógenos producen metano, los termófilos viven en ambientes extremadamente cálidos, etc.
Alrededor del 30% del plancton microbiano de los océanos está compuesto por arqueas oxidantes de amoníaco (AOA), que junto con las bacterias oxidantes de nitrito (NOB) proporcionan la fuente de nitrógeno inorgánico predominante en el océano y juegan un papel clave en el ciclo del nitrógeno oceánico.
Se sabe que estas dos arqueas, es decir, AOA y NOB, dependen del oxígeno molecular (O2) en la oxidación del amoníaco a nitrito.
NH3 + 1.5 O2 → NO2– + H2O + H+
Sin embargo, estas arqueas se encuentran en abundancia en ambientes marinos anóxicos con niveles de oxígeno muy bajos o incluso indetectables. Esto es muy sorprendente, especialmente en vista del hecho de que no tienen un metabolismo anaeróbico conocido. Su metabolismo energético requiere oxígeno, pero se encuentran en ambientes donde el oxígeno es indetectable. ¿Cómo lo hicieron?
Para investigar esto, el investigadores llevó a cabo incubaciones de las arqueas Nitrosopumilus maritimus a concentraciones de oxígeno extremadamente bajas en nano (10-9) rango. Descubrieron que después del agotamiento del oxígeno, las arqueas podían producir pequeñas cantidades de oxígeno en condiciones anóxicas. produjeron O2 para la oxidación del amoníaco mismo mientras que simultáneamente reduce el nitrito a óxido nitroso (N2O) y dinitrógeno (N2).
Este estudio mostró la vía de la oxidación anaeróbica del amoníaco (cómo O2 producción por Nitrosopumilus maritimus en un ambiente oceánico empobrecido en oxígeno les permite oxidar el amoníaco a nitrato para generar energía). También descubrió una nueva vía de N2 producción en profundidad mar ambiente.
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Fuentes:
- Kraft B, et al 2022. Producción de oxígeno y nitrógeno por una arqueona oxidante de amoníaco. Ciencias. 6 de enero de 2022. Vol 375, Edición 6576 págs. 97-100. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe6733
- Martens-Habbena W. y Qin W., 2022. Nitrificación de arqueas sin oxígeno. Ciencias. 6 de enero de 2022. Vol 375, Número 6576, págs. 27-28. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abn0373
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