Ученые Калифорнийского технологического института обнаружили ранее неучтенный вклад бактерий в парниковый эффект и глобальное потепление. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), микроорганизмы способны производить закись азота, который является третьим по силе парниковым газом после углекислого газа и метана.
Исследователи проанализировали геномные последовательности десятков тысяч видов микробов из различных сред. У бактерий был выявлен новый класс ферментов, позволяющий микроорганизмам дышать в условиях низкого содержания кислорода. Эти ферменты помогают использовать в качестве окислителя нитраты, а не кислород, уровень которого в окружающей среде может опускаться ниже 10 процентов от атмосферного.
Большинство клеток имеют белки — оксидоредуктазы, обеспечивающие дыхание кислородом, однако оказалось, что многие редуктазы также способны использовать в качестве окислителя оксид азота, производя закись азота.
Этот процесс лежит в основе денитрификации, когда нитраты, содержащиеся в минеральных удобрениях, благодаря почвенным бактериям превращаются в парниковый газ и улетучиваются в атмосферу. Поскольку атмосферная закись азота недолговечна, ее уровень можно контролировать при правильном использовании удобрений.
Бактерии, способные переключаться на дыхание оксидом азота, присутствуют в таких разнообразных средах, как водно-болотные угодья, альпийские почвы и озера. Таким образом, отмечают авторы, существует больше источников закиси азота, чем считалось ранее.
Кроме того, ранее предполагалось, что анаэробные пути, такие как нитратное дыхание, появились раньше способности дышать кислородом у ранних одноклеточных организмов. Однако теперь известно, что белки, обеспечивающие нитратное дыхание, эволюционировали от белков, использующих кислород, около двух миллиардов лет назад. Это открытие изменяет представление о развитии метаболических путей у микробов.