Ученые во главе с Арпитой Бозе, доцентом кафедры биологии в области искусств и наук, обнаружили, что бактерии, обнаруженные в солоноватых отложениях, могут «съедать» электричество и, в процессе этого, поглощать и удерживать углекислый газ, вызывающий потепление климата. Ранее считалось, что это необычное умение присуще исключительно пресноводным бактериям, но может быть распространено и у морских бактерий. Исследование было опубликовано 30 мая в The ISME Journal, официальном журнале Международного общества микробной экологии.
«Эти микробы фиксируют и улавливают углекислый газ, и они могут как« съедать »электричество, так и выполнять фотоферротрофию», – сказал Боз. «Фотоферротрофы используют растворимое железо в качестве источника электронов для фотосинтеза при фиксации углекислого газа.
Морская среда – отличное место для них, потому что они богаты многими необходимыми вещами.
«Мы заинтересованы в этих микробах из-за их роли в связывании углерода», – сказала она. «Возможно, эти микробы могут иметь важное значение для борьбы с изменением климата."
Первые фотоферротрофы, выделенные учеными в 1990-х годах, происходили из пресноводных экосистем.
Ранее были обнаружены только два морских фотоферротрофа, но эти бактерии трудно сохранить в лабораторных условиях.
«Это действительно затруднило исследования морских фотоферротрофов», – сказал Боз.
Для новой работы Боз вернулась в одно из своих любимых мест охоты на бактерии, Вудс-Хоул, штат Массачусетс, и в устье реки Транк. Там она и члены ее команды выделили 15 новых штаммов обычных морских аноксигенных фототрофных бактерий Rhodovulumulfidophilum.
«Мы обнаружили, что все штаммы Rhodovulum способны к фотоферротрофии, и мы использовали AB26 в качестве репрезентативного штамма, чтобы показать, что он также может потреблять электричество», – сказал Боз.
В лаборатории бактерии могли собирать электроны прямо из источника электричества; в дикой природе они, вероятно, собирают электроны через ржавчину и другие минералы железа, которые естественным образом содержатся в морских отложениях.
Затем ученые провели дополнительные тесты с одним из штаммов, чтобы еще больше осветить путь, по которому бактерии напрямую потребляют электроны. Ранее неизвестный белок-переносчик электронов, по-видимому, играет ключевую роль в этом процессе, хотя необходимы дополнительные исследования для точного описания молекулярного механизма.
«Аноксигенные фототрофы, такие как Rhodovulumulfidophilum, широко распространены в морских экосистемах», – сказал Динеш Гупта, научный сотрудник Калифорнийского университета в Беркли и соавтор нового исследования, который проводил это исследование в качестве аспиранта в Лаборатория Бозе. «Это исследование является первым, в котором изучается, могут ли они использовать нерастворимые / твердофазные вещества в качестве доноров электронов и может ли этот процесс захвата электронов быть связан с секвестрацией углерода или фиксацией диоксида углерода в океане."
Поскольку эти бактерии широко распространены и уже процветают в морских отложениях, они могут уже иметь ключевое значение для будущих инженерных подходов к изменению климата, сказал Боз.
«Нам необходимо понять степень связывания углерода, которую они могут делать в природе, поскольку это может быть загадочный метаболизм», – сказал Боз. «Мы могли бы также усилить его – как для биотехнологии, так и для окружающей среды. Это исследование – большой шаг, закладывающий основу для многих будущих исследований."