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Ilustración del papel de las arqueas oxidantes de amoníaco (AOA) y las bacterias oxidantes de nitrito (Nob) en el ciclo del nitrógeno marino dentro de las zonas mínimas de oxígeno. La nitrificación ocurre debajo de la zona donde la luz solar puede penetrar en la columna de agua oceánica. Pero hasta ahora, se creía que no era posible en zonas anóxicas.

Una vía biológica previamente desconocida permite que un tipo generalizado de arqueón oceánico libere oxígeno y nitrógeno en la oscuridad, la primera vez que se observa un fenómeno de este tipo en la naturaleza en un entorno anóxico. El proceso, cuyos detalles aún no se comprenden completamente, podría transformar la comprensión de los científicos del ciclo de nutrientes clave en los océanos.

Las arqueas que oxidan el amoníaco se encuentran entre los microbios más abundantes en los océanos del mundo. Obtienen energía mediante el uso de oxígeno para oxidar el amoníaco a nitrito. Sin embargo, se han encontrado en ecosistemas sin oxígeno detectable. "¿Se están asentando a partir de la columna de agua que lo cubre o hay alguna introducción pequeña o periódica de oxígeno que simplemente no vemos?", pregunta Donald Canfield, de la Universidad del Sur de Dinamarca. "Ese es el tipo de explicaciones que la gente normalmente usaría".

Canfield y sus colegas dirigidos por Beate Kraft estudiaron este problema, tratando de determinar cómo una especie específica llamada Nitrosopumilus maritimus podría responder a los cambios en los niveles de oxígeno como resultado del calentamiento global, por ejemplo. "Beate descubrió que el organismo reduciría el oxígeno a casi cero y luego el oxígeno aumentaría nuevamente y eso fue muy, muy extraño", dice Canfield.

Después de tres años de experimentos adicionales, los investigadores establecieron que las arqueas estaban produciendo su propio oxígeno. Esto solo se ha encontrado previamente en las bacterias NC10, que descomponen el óxido nítrico en nitrógeno y oxígeno y usan el oxígeno para oxidar el metano. Sin embargo, no se sabe que las bacterias NC10 liberen oxígeno. Además, las mediciones del inicio de la producción de oxígeno y nitrógeno, así como los experimentos de etiquetado isotópico, indicaron que Nitrosopumilus maritimus produce nitrógeno y oxígeno a través de una vía diferente a NC10. Los investigadores sugieren que esto puede involucrar óxido nitroso como intermediario. "Siento que hicimos un buen caso para ello, pero aún debe demostrarse de una manera más rigurosa", dice Canfield.

Los investigadores ahora están estudiando si otras arqueas oxidantes de amoníaco también pueden realizar el mismo truco para crecer en condiciones continuamente anóxicas. Si es así, podría transformar la comprensión de la comunidad científica de la fertilidad de los océanos en un clima más cálido. "Si tenemos más desoxigenación oceánica, tendremos más N2 ¿pérdida?", pregunta Canfield.

"Este es definitivamente un paso importante", dice el microbiólogo Willm Martens-Habbena de la Universidad de Florida. "Si esta actividad arqueal estuviera presente en estas zonas mínimas de oxígeno, entonces los científicos no habrían podido detectarla, porque nadie habría sabido qué patrón buscar en los experimentos de etiquetado isotópico", dice. "Si este proceso es significativo, entonces se deben desarrollar nuevas herramientas para distinguir qué es la desnitrificación canónica, qué es la oxidación anaeróbica de amoníaco y qué es lo que este metabolismo arqueal contribuye a la pérdida de nitrógeno en las zonas mínimas de oxígeno".

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