اكتشاف جديد: اليوريا سر بقاء الميكروبات البحرية في محيطات فقيرة بالمواد الغذائية
الميكروبات البحرية تعتمد على اليوريا لتركيبة النيتروجين الطبيعية
الميكروبات المؤكسدة الجزئية (AOA) هي أكثر الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في المحيط، وهي جزء جزئيًا من مكونات جزئية في احتياطية النيكل، ومع ذلك، على الرغم من انتشارها الواسع، ظل العلماء حائرين حول كيفية ازدهار هذه الميكروبات في المياه المفتوحة الفقيرة بالمواد الغذائية، حيث غالبًا ما يكون مصدر النيتروجين والرئيسي، الأمونيوم، نادرًا جدًا.
تشهد دراسة جديدة، قادها باحثون في معهد ماكس بلانك لميكروبيولوجيا الجينات في بريمن، ألمانيا، أن بعض هذه الميكروبات تعتمد على اليوريا، مركب نيتروجين عضوي شائع، بالإضافة إلى الأمونيوم كمصدر للطاقة والنيتروجين.
درس فريق البحث مجموعتين رئيسيتين من AOA في المحيطات: Nitrosopumilus الاختيارية عادة في المياه الساحلية الغنية بالمغذيات، و Nitrosopelagicus التي تهيمن في المحيط المفتوح. تجمع بيانات الدراسات من ثلاث مناطق حرة مختلفة: خليج المكسيك، حيث الأمونيوم وفير، مياه المحيط مغلقة في دوامة أنجولا، حيث يكاد الأمونيوم يكون غائبًا، والبحر الأسود، الذي يحتوي على تركيزات عالية من الأمونيوم في المياه وقليل جدًا في السطحية.
دعم الحياة في المياه الساحلية الغنية بالأمونيا
قدمت نتائج دراسة في مجلة Nature Communications ، وكشفت سبب ازدهار المجموعات المختلفة من AOA في هذه البيئات البحرية المختلفة، وكيف تحدد هذه الاختلافات على توزيعها العالمي.
قررت دراسة أن Nitrosopumilus ، يفضل الأمونيوم حسب اليوريا فقط عند ندرة الأمونيوم، وفقًا للمؤلف الأول Joerdis Stuehrenberg “يُزرع Nitrosopumilus بسرعة عندما يكون الأمونيوم خيارًا، فهو يدعم جيدًا للحياة في المياه الساحلية الغنية بالأمونيا”.
بينما يشارك الجنس المحيط بشكل منفصل، Nitrosopelagicus ، مختلف تمامًا، فهو يستخدم الأمونيوم واليوريا على حد سواء، ويستمر في استخدام اليوريا حتى عند وفرة الأمونيوم، ما يجعل يتكيف تماما مع الحياة في المياه الفقيرة بالمواد الغذائية.
تقول كاتارينا كيتزينجر: “إذا كان الأمونيوم واليوريا موجودين، قد تحتوي خلايا Nitrosopelagicus على نموها باستخدام كلا المصدرين والقدرة”.
شاهد النتائج إلى يوريا وربما نيوكليند العضوية الأخرى قد جزء أكبر بكثير في دعم جميع البحرية مما كان دائمًا، كما تقول المؤلفة المشاركة هانا مارشانت : “قد يكون هناك نقص في تكنولوجيات التأكسد النيتريكي في المحيطات أقل من العناصر الأقل من الواقع”.
دليل على مستوى الخلية الغنية
بأي مجموعات AOA يستخدم أي مصادر نيوترون، صمّم العمل مجسات دقيقة للغاية لتمييز Nitrosopumilus عن Nitrosopelagicus تحت المجهر، ثم استخدموا تقنية NanoSIMS لتتبع السكر الغني بالفيتامين على مستوى الخلية.
أوضح Stuehrenberg “المجسات الجديدة سمحت لنا برؤية عمل ما في المجتمعات المتعددة مثل التجارة في البحر الأسود. التعاون مع تحليلات NanoSIMS، أظهر لنا أن Nitrosopumilus يعتمد بشكل رئيسي على الأمونيوم، بينما يستخدم Nitrosopelagicus الأمونيوم واليوريا على حد سواء، ًا في اليوريا حتى عند وفرة الأمونيوم”.
تأثيرات على إعادة العناصر الغذائية العالمية
إلى AOA، وخصوصًا Nitrosopelagicus ، من أكثر الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في الجينات، وقد أثرت على اليوريا ومصادر كربون النيكل الأخرى على توافر المغذيات البحرية، والإنتاجية الأولية في المحيط الهادئ، والدورة العالمية.
يقول المؤلف مارسيل كويبرز : “فهم المصادر المغذية لهذه الكائنات الدقيقة هو الأمر المهم، فهي لاعبو الكربون الإلكترونيات العالمية في مكونات الحليب الرئيسية، وأنشطة تساعد على تخصيص المواد الموجودة في المحيط والميزان”.
