Viel mehr Bakterien als geschätzt produzieren Treibhausgase

Viel mehr Bakterien als geschätzt produzieren Treibhausgase
Viel mehr Bakterien als geschätzt produzieren Treibhausgase
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Feldarbeit zum Verständnis von Treibhausgasen und mikrobiellen Gemeinschaften in den Graslandböden von Santa Barbara. – W. FISCHER

MADRID, 24. Juni (EUROPA PRESS) –

Caltech-Forscher haben eine neue Klasse von Enzymen entdeckt, die eine große Anzahl von Bakterien ermöglichen Nitrat „einatmen“. wenn sie sich in sauerstoffarmen Bedingungen befinden.

Während dies ein evolutionärer Vorteil für das Überleben von Bakterien ist, Bei diesem Prozess entsteht Lachgas (N2O), ein TreibhausgasAls Nebenprodukt ist es nach Kohlendioxid und Methan das drittstärkste Treibhausgas.

Im Gegensatz zu Kohlendioxid jedoch Lachgas Es bleibt nicht lange in der Atmosphäre, Das bedeutet, dass jeder Eingriff zur Eindämmung seiner Emission unmittelbare Vorteile haben kann. Beispielsweise versorgt der übermäßige Einsatz von Düngemitteln für Nutzpflanzen Bodenbakterien mit reichlich Nitrat, das sie dann in Lachgas umwandeln; Eine umsichtigere Anwendung von Düngemitteln könnte die Treibhausgasemissionen verringern und den Landwirten Geld sparen.

„Lachgas ist ein viel schwieriger zu kontrollierendes Treibhausgas als Kohlendioxid, aber dank dieser Forschung wissen wir jetzt, dass es viel mehr Quellen gibt, die Lachgas produzieren, als bisher angenommen“, sagt er. es ist eine Aussage Woody Fischer, Professor für Geobiologie und Hauptforscher der neuen Studie.

„Zu verstehen, wo und wann dieses Gas in die Atmosphäre freigesetzt wird, kann uns helfen, intelligentere Entscheidungen zu treffen. In nicht allzu ferner Zukunft wird ein Landwirt über Informationen über die in seinem Boden vorhandenen Mikrobengemeinschaften verfügen, die es ihm ermöglichen, fundierte Entscheidungen zu treffen.“ . darüber, wie und wann Düngemittel für die Landschaftsgesundheit eingesetzt werden sollten.

In der Zeitschrift wurde ein Artikel veröffentlicht, der die Forschung beschreibt Verfahren der National Academy of Sciences (PNAS).

Unter der Leitung des ehemaligen Postdoktoranden Ranjani Murali und des Hauptforschers James Hemp untersuchte das Team die Genomsequenzen von Zehntausenden verschiedener Mikrobenarten in verschiedenen Umgebungen auf der Erde. Die meisten Zellen in der Biosphäre verwenden bestimmte Proteine, sogenannte Reduktasen, um Sauerstoff zu atmen, doch Murali und sein Team entdeckten eine große Anzahl von Reduktasen, die eng verwandte Proteine ​​entwickelt hatten, um Stickoxid zu atmen. Dabei entsteht Lachgas.

Stickoxid und Lachgas sind chemische Zwischenprodukte, die bei der Denitrifikation entstehen, dem Prozess, bei dem Bakterien Nitrat, die in Düngemitteln enthaltene Chemikalie, abbauen. Bakterien können in vielen verschiedenen Umgebungen (Feuchtgebiete, Alpenböden, Seen usw.) vom Atemsauerstoff auf Stickoxid umstellen. wenn der Sauerstoffgehalt unter etwa 10 % des atmosphärischen Werts zu sinken beginnt.

„Wir haben große Bereiche der Biosphäre, in denen Lachgas produziert wurde, übersehen, weil diese Proteine ​​nicht entdeckt wurden“, sagt Fischer. „Durch genomische Sequenzinformationen können wir jetzt viel genauer vorhersagen, welche Organismen in welcher Umgebung Lachgas produzieren.“ „Es gibt viel mehr, als wir dachten.“

Geobiologen glaubten bisher, dass anaerobe Prozesse wie die Nitratatmung evolutionär vor der Fähigkeit unserer frühen einzelligen Vorfahren entstanden seien, Sauerstoff zu atmen. Dieses Studio „Ändern Sie das Skript“, Laut Fischer und zeigt, dass sich die Proteine, die die Nitratatmung ermöglichen, tatsächlich vor zwei Milliarden Jahren aus denen entwickelt haben, die Sauerstoff atmen.

„Mikrobiologen sagen oft auf der Grundlage vergleichender Genomik voraus, zu welchen Metabolismen Mikroben fähig sind“, erklärt Co-Autor James Hemp, ein ehemaliger Caltech-Postdoktorand, der jetzt bei der Firma Meliora.bio in Utah arbeitet.

„Diese Hypothesen werden jedoch selten experimentell überprüft. Unsere Arbeit.“ hat die biochemische Vielfalt einer der am besten untersuchten Enzymfamilien in der Mikrobiologie dramatisch erhöht. „Dies sollte als Warnung dienen, dass automatisierte Stoffwechselanalysen ohne experimentelle Überprüfung zu falschen Schlussfolgerungen über die Funktionen von Mikroben und Gemeinschaften führen können.“

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