研究發現深海菌類無需陽光也能製造氧氣

【2022年01月18日訊】(記者李少維編譯報導)大部分地球上的生命都需要氧氣才能存活,或者通過光合作用、需要陽光才能產生氧氣。可是科學家發現一種生活在漆黑深海環境裡面的細菌,不遵循這個規律。

科學家發現一類名為「氨氧化古菌」(ammonia oxidizing archaea)的微生物,在周圍環境有氧氣的時候它們會攝取環境的氧氣;可是在環境中的氧氣用完的情況下,它們還能夠製造氧氣供自己使用。

主要研究者之一南丹麥大學(University of Southern Denmark)的微生物學家貝特·卡夫特(Beate Kraft)說,他們發現在缺氧、陽光也無法抵達的深海區域存在大量這些微生物:「海洋裡面存在大量這種微生物,它們在氮循環過程中扮演著重要的角色。」

「而這個過程需要氧氣,所以長期以來這都是個謎,為什麼在沒有氧氣的區域這種微生物的數量也這麼多?我們以前想,它們就是待在那裡什麼也不做嗎?難道它們是某種已死亡的細胞?」

研究人員說,取一桶海水,五分之一的細胞都是這種微生物——它們的數量多到如此程度。研究人員提取了這些微生物在實驗室進行研究,想看看在周圍環境裡面的氧氣耗光後又沒有陽光可用於產生新氧氣的情況下,它們會有什麼反應。

研究組有了意外的發現:這些微生物自己製造了氧氣,這個過程還產生了副產品——氮氣。

合作研究員南丹麥大學的地球生物學家唐·坎菲爾德(Don Canfield)說:「我們看到它們用光了水里的氧氣,出乎意料的是,過了不到幾分鐘的時間,水里的氧氣水平又增加了。這真有趣。」

這些微生物的產氧機制似乎與它們產生氮氣的過程相關。在沒有氧氣的情況下,這種生物的某種能量代謝過程會把氨氣(NH₃)變成亞硝酸鹽(NO₂⁻)。這個過程需要它們自己製造氧氣,並產生副產品氮氣。這是自然界氮循環過程的一種重要形式。

研究人員現在還不知道它們究竟是怎樣產生氧氣的,只知道它們產生的氧氣量不多,僅夠自己使用,而且與目前已知的其它少數幾個無需陽光的產氧機制完全不一樣。

卡夫特說:「如果這種生存方式在海洋中普遍存在,那麼我們不得不重新思考現在對海洋氮循環的認知。」

這份研究1月6日發表於《科學》(Science)期刊。◇#

責任編輯:葉紫微

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