Wetenschappers hebben ontdekt dat een 'zeldzaam' type mariene bacterie veel meer voorkomt dan eerder werd gedacht - en een opmerkelijk metabolisme bezit dat zou kunnen bijdragen aan de productie van broeikasgassen.

In een studie gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang , een internationaal team van wetenschappers van de Universiteit van Southampton, het Max Planck Instituut voor Mariene Microbiologie, in Duitsland, en andere Europese universiteiten laten zien dat de voorheen weinig bestudeerde Nitrococcus-bacterie wereldwijd in oceanen wordt aangetroffen, en heeft het verbazingwekkende vermogen om zonder zuurstof te leven door het metabolisme om te keren.

De gebruikelijke biologische 'functie' van Nitrococcus - en een handvol andere vergelijkbare bacteriën - is om nitraat (NO3-) in de oceaan aan te vullen door de oxidatie van nitriet (NO2-) - en tegelijkertijd koolstofdioxide (CO2) om te zetten in bouwstenen voor hun celstructuren.

De beschikbaarheid van de voedingsstof stikstof beperkt vaak de groei van algen en andere plantachtige organismen in de mondiale oppervlakteoceaan, waar ze lichtenergie oogsten om CO2 in hun eigen lichaamsmassa te 'fixeren'. Stikstof is essentieel voor al het leven op aarde, omdat het nodig is voor het maken van eiwitten en nucleïnezuren, en de meest voorkomende en stabiele vorm is nitraat. Daarom, de beschikbaarheid van nitraat is direct gekoppeld aan het vermogen van de oceaan om het broeikasgas CO2 op te vangen en op te slaan.

Terwijl de door de zon beschenen oceaan aan de oppervlakte vaak geen nitraat meer heeft, het accumuleert tot hoge concentraties in de diepe donkere oceaan dankzij de activiteit van nitrietoxiderende bacteriën zoals Nitrococcus. Wanneer diep oceaanwater wordt teruggevoerd naar het zonovergoten oppervlak als onderdeel van de natuurlijke wereldwijde oceaancirculatie (gemiddeld een cyclus van elke 1, 000 jaar), dit 'diepzee' nitraat vult uiteindelijk de groei aan van 'groene' organismen die de basis vormen voor al het leven in de oceanen.

Echter, door een reeks experimenten uitgevoerd in de Zuid-Atlantische Oceaan voor de kust van Namibië, en geverifieerd door fysiologische studies in het laboratorium, het team ontdekte dat Nitrococcus - in afwezigheid van zuurstof - zijn metabolisme kan 'omschakelen' zodat het nitraat reduceert tot nitriet en verder tot lachgas (N2O), tijdens het produceren, in plaats van te vangen, CO2.

Terwijl het bekend is dat andere mariene bacteriën N2O produceren, dit is de eerste keer dat een mariene nitrietoxiderende bacterie is gevonden om bij te dragen aan de productie van dit zeer krachtige broeikasgas en ozonafbrekende stof in de stratosfeer.

Belangrijker, een gedetailleerde zoektocht in wereldwijde databases onthulde dat Nitrococcus, in feite, een wereldwijde distributie, wat betekent dat het N2O-producerende potentieel ook alomtegenwoordig zou kunnen zijn - een potentieel milieuprobleem gezien het feit dat de oceanen zuurstof verliezen onder invloed van het broeikaseffect.

In aanvulling, het team ontdekte dat Nitrococcus het vermogen heeft om sulfide te oxideren, een verbinding die zeer giftig is voor het meeste leven, zoals in de zogenaamde oceanische dode zones - zuurstofarme waterlichamen die gepaard gaan met een hoge biologische productiviteit. Het vermogen van Nitrococcus om waterstofsulfide (H2S) om te zetten in onschadelijke zwavel kan dan bijdragen aan 'sulfide-ontgifting' en andere levensvormen beschermen.

Hoofdauteur dr. Jessika Fuessel, van de Universiteit van Southampton, zei:"Deze specifieke bacteriën zijn niet eerder diepgaand bestudeerd, en we zijn zeer verrast om te ontdekken dat ze niet alleen zo wijdverbreid en overvloedig zijn, maar ook dat ze zo'n verbazingwekkende metabolische veelzijdigheid bezitten.

"Terwijl de oceanen wereldwijd blijven opwarmen en zuurstof verliezen, de wijdverbreide aard van Nitrococcus en hun relatief hoge overvloed - vooral in zuurstofarme oceaanwateren, waar bijna de helft van het wereldwijde stikstofverlies in de zee plaatsvindt - wat betekent dat deze bacteriën op het punt staan ​​hun belangrijke stikstofbehoudende rol om te draaien, toe te voegen aan de effecten van de opwarming van de aarde."