Вчені виявили величезний, невідомий цикл вуглеводнів, що ховається в океанах

(Анастасія Тайоглу/Unsplash)

У жахливих слідах розливу нафти, як правило, найменші організми виконують більшу частину очищення. Дивно, але вчені дуже мало знають про інструменти, які мають у своєму розпорядженні ці крихітні бригади прибиральників.

Але в дослідженні, опублікованому минулого року, дослідники виявили абсолютно невідомий цикл природних викидів вуглеводнів і переробки, який сприяє різноманітність крихітних організмів, що могло б допомогти нам краще зрозуміти, як деякі мікроби мають силу прибирати безлад, який залишає розлив нафти. в океані.

Лише два типи морських ціанобактерій додають до океану в 500 разів більше вуглеводнів на рік, ніж сума всіх інших типів надходження нафти в океан, включаючи природні витоки нафти, розливи нафти, скидання палива та стікання з суші. ,' сказав Вчений-землезнавець Коннор Лав з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі (UCSB) ще в лютому 2021 року.



Але на відміну від більш звичних людських внесків вуглеводнів у наш океан, це не одностороннє місцеве звалище.

Ці вуглеводні, перш за все, у вигляді пентадекан (nC15), поширені на 40 відсотках поверхні Землі, і інші мікроби ласують ними.

Вони постійно змінюються таким чином, що Лав і його колеги підрахували, що у воді одночасно присутні лише близько 2 мільйонів метричних тонн.

«Кожні два дні ти виробляєш і споживаєш весь пентадекан в океані», Любов пояснив .

(Люк Томпсон, Chisholm Lab/Ніккі Ватсон, MIT)

Угорі: вид глобально поширених морських ціанобактерій Prochlorococcus.

Сьогодні вуглеводневі сліди людства можна знайти в більшості аспектів нашого оточення. Ми виділяємо ці молекули, що складаються лише з атомів вуглецю та водню різними способами – основна маса через видобуток і використання викопного палива, а також із пластику, приготування їжі, свічок, живопису тощо.

Тому, мабуть, не повинно бути великим сюрпризом, що сліди наших власних викидів заглушили нашу здатність бачити величезний цикл вуглеводнів, який природним чином відбувається в наших океанах.

Лаву та його колегам знадобилося певних зусиль, щоб уперше чітко визначити цей глобальний цикл.

Далеко від більшості людських джерел вуглеводнів, у бідних поживними речовинами субтропічних водах Північної Атлантики, команді довелося розташувати корабель, з якого вони брали пробу, проти вітру, щоб дизельне паливо, яке також містить пентадекан, не забруднило сім місць дослідження. Під час зборів нікому не дозволялося готувати, курити або малювати на палубі.

«Я не знаю, чи був ти коли-небудь на кораблі протягом тривалого періоду часу, але ти малюєш щодня», пояснив Землезнавець Девід Валентайн з UCSB.

«Це як міст «Золоті Ворота»: ти починаєш з одного кінця, а коли дійдеш до іншого, час починати спочатку».

Повернувшись на сушу, дослідники змогли підтвердити, що пентадекан у їхніх зразках морської води має біологічне походження за допомогою газового хроматографа.

Аналізуючи отримані дані, вони виявили, що концентрації пентадекану збільшуються із збільшенням кількості клітин ціанобактерій, а географічний і вертикальний розподіл вуглеводнів узгоджується з екологією цих мікробів.

Ціанобактерії Прохлорокок і Синехокок відповідають за приблизно чверть перетворення енергії сонячного світла в глобальному океані в органічну речовину ( первинне виробництво ) і попереднє лабораторне вирощування виявили, що в процесі вони виробляють пентадекан.

Валентин пояснює ціанобактерії ймовірно використовувати пентадекан як міцніший компонент для сильно вигнутих клітинних мембран, подібних до тих, що містяться в хлоропластах (органелах, що здійснюють фотосинтез).

Цикл пентадекану в океані також слідує за цикл дизеля цих ціанобактерій – їх вертикальна міграція у воді у відповідь на зміну інтенсивності освітлення протягом доби.

Разом ці результати свідчать про те, що ціанобактерії справді є джерелом біологічного пентадекану, який потім споживається іншими мікроорганізмами, які виробляють вуглекислий газ, який ціанобактерії потім використовують для продовження циклу.

Природний кругообіг вуглеводнів Землі. (Девід Валентайн/UCSB)

Команда Лава ідентифікувала десятки бактерій і мешканців поверхні архей які розквітли у відповідь на додавання пентадекану в їхні зразки.

Потім вони перевірили, чи можуть мікроби, що споживають вуглеводні, також розщеплювати нафту. Дослідники додали нафтовий вуглеводень до зразків, які дедалі ближче до районів із активним просочуванням нафти в Мексиканській затоці.

На жаль, лише зразки моря з районів, які вже зазнали впливу небіологічних вуглеводнів, містили мікроби, які розквітли у відповідь на споживання цих молекул.

Тести ДНК показали, що гени, які, як вважають, кодують білки, які можуть розщеплювати ці вуглеводні, відрізняються між мікробами, з очевидним контрастом між тими мікробами, які їдять біологічні вуглеводні, і тими, які поглинають вуглеводні, отримані з нафти.

«Ми продемонстрували, що в океані відбувається масивний і швидкий цикл вуглеводнів, який відрізняється від здатності океану реагувати на надходження нафти». сказав Валентина.

Дослідники почали секвенувати геноми мікробів у своєму зразку, щоб краще зрозуміти екологію та фізіологію істот, залучених у природний цикл вуглеводнів Землі.

«Я думаю, [ці відкриття показують], скільки ми не знаємо про екологію багатьох організмів, які споживають вуглеводні», сказав любов.

Це дослідження було опубліковано в Мікробіологія природи .

Версія цієї статті була вперше опублікована в лютому 2021 року.

Про Нас

Публікація Незалежних, Перевірених Фактів Звітів Про Здоров'Я, Космос, Природу, Технології Та Навколишнє Середовище.