Cercetatorii de la Caltech au descoperit o noua clasa de enzime care permit unei multitudini de bacterii sa „respire” nitrat in conditii de oxigen scazut. In timp ce acest lucru reprezinta un avantaj evolutiv pentru supravietuirea bacteriana, procesul produce ca produs secundar oxidul de azot (N2O), al treilea cel mai puternic gaz cu efect de sera, dupa dioxidul de carbon si metan.
Cu toate acestea, spre deosebire de dioxidul de carbon, oxidul de azot nu este persistent in atmosfera, ceea ce inseamna ca orice interventie pentru a-i reduce emisiile poate avea beneficii imediate. De exemplu, utilizarea excesiva a ingrasamintelor pentru culturi ofera bacteriilor din sol nitrat abundent, pe care il transforma apoi in oxid de azot – o aplicare mai judicioasa a ingrasamintelor ar putea atat sa reduca emisiile de gaze cu efect de sera, cat si sa economiseasca bani fermierilor.
„Oxidul de azot este un gaz cu efect de sera mult mai dificil de monitorizat decat dioxidul de carbon, dar cu aceasta cercetare stim acum ca exista mult mai multe surse care produc oxid de azot decat se credea anterior”, afirma Woody Fischer, profesor de geobiologie si investigator principal al noului studiu.
O multitudine de bacterii pot „respira” nitrati in conditii de oxigen scazut
Condusi de fosta cercetatoare postdoctorala Ranjani Murali si investigatorul principal James Hemp, echipa a examinat secventele genomice a zeci de mii de specii microbiene diferite in diverse medii de pe Pamant. Majoritatea celulelor din biosfera utilizeaza anumite proteine numite reductaze pentru a respira oxigen, dar Murali si echipa ei au descoperit o gama larga de reductaze care au evoluat proteine inrudite pentru a respira oxid nitric, producand oxid de azot in acest proces.
Oxidul nitric si oxidul de azot sunt substante chimice intermediare produse in timpul denitrificarii, procesul prin care bacteriile descompun nitratul, substanta chimica gasita in ingrasaminte. Bacteriile sunt capabile sa treaca de la respiratia oxigenului la oxidul nitric in multe medii diferite – zone umede, soluri alpine, lacuri etc. – cand nivelurile de oxigen incep sa scada sub aproximativ 10% din nivelurile atmosferice.
Descoperire surprinzatoare: Proteinele care permit respiratia cu nitrat au evoluat din cele care respira oxigen
Geobiologii credeau anterior ca caile anaerobe cum ar fi respiratia cu nitrat au aparut evolutiv inaintea abilitatii de a respira oxigen, la stramosii nostri unicelulari timpurii. Acest studiu „intoarce scenariul”, potrivit lui Fischer, demonstrand ca proteinele care permit respiratia cu nitrat au evoluat de fapt din cele care respira oxigen, acum doua miliarde de ani.
„Microbiologii prezic adesea ce metabolisme sunt capabile sa efectueze microbii pe baza genomicii comparative”, explica co-autorul James Hemp, fost cercetator postdoctoral la Caltech, acum la compania Meliora.bio din Utah. „Cu toate acestea, aceste ipoteze sunt rareori testate experimental. Lucrarea noastra a crescut dramatic diversitatea biochimica a uneia dintre cele mai studiate familii de enzime din microbiologie.”
Articolul care descrie cercetarea a aparut pe 20 iunie in jurnalul Proceedings of the National Academy of Sciences.
Intelegerea surselor de oxid de azot si a mecanismelor prin care bacteriile il produc este esentiala pentru dezvoltarea unor strategii eficiente de reducere a emisiilor acestui puternic gaz cu efect de sera. Desi este mai greu de monitorizat decat dioxidul de carbon, oxidul de azot are un potential imens de a accelera incalzirea globala pe termen scurt. Rezultatele acestui studiu ar putea ajuta fermierii sa ia decizii mai inteligente privind utilizarea ingrasamintelor si ar putea deschide noi cai pentru limitarea impactului agriculturii asupra climei.
Distribuiti acest articol pentru a creste gradul de constientizare cu privire la rolul bacteriilor in producerea gazelor cu efect de sera si pentru a sustine cercetarea care vizeaza gasirea unor solutii la criza climatica. Lasati un comentariu cu gandurile voastre despre cum putem limita emisiile de oxid de azot din agricultura.
Sursa imagine: Pexels.
Subiecte abordate in articol: schimbari climatice, emisii gaze cu efect de sera, agricultura, cercetare
Bazat pe cercetarile publicate in Proceedings of the National Academy of Sciences si pe expertiza cercetatorilor de la Caltech.
