• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Tajemniczy mikrob może odgrywać ważną rolę w ekologii oceanu

    16.11.2008. 16:40
    opublikowane przez:

    Niezwykły drobnoustrój odkryty na otwartym oceanie może zmusić naukowców do ponownego przemyślenia cyklu węgla i azotu w ekosystemie oceanu. Zespół badawczy prowadzony przez Jonathana Zehr'a, profesora nauk oceanu w Uniwersytecie Kalifornii, Santa Cruz, scharakteryzował nowego mikroba przez analizowanie jego materiału genetycznego, chociaż naukowcy nie byli w stanie wyhodować go w laboratorium.

    Zehr powiedział, że niedawno opisany organizm wydaje się być nietypowym członkiem cyjanobacteria, grupy fotosyntetycznych bakterii dawniej znanych jako algi morskie. W przeciwieństwie do wszystkich innych znanych cyjanobakterii, temu organizmowi brakuje kilku genów potrzebnych do procesu, w którym rośliny używają energii świetlnej do syntezy cukrów z dwutlenku węgla i wody (fotosyntezy). Jednak tajemniczy mikrob może zrobić coś bardzo ważnego: dostarcza naturalny nawóz do oceanów przez "modyfikowanie" azotu atmosferycznego do formy użytecznej przez inne organizmy.

    "Dla tego, że ma taki nietypowy metabolizm jest bardzo ekscytujący," powiedział Zehr. "Próbujemy zrozumieć jak coś podobnego do tego może żyć i urosnąć z tyloma brakującymi częściami."

    Wcześniejsze badanie przez grupę Zehr'sa ujawniło zaskakująco wiele oryginalnych metod modyfikacji azotu. Chociaż 80 procent atmosfery Ziemi jest azotem, większość organizmów nie może go jednak użyć, dopóki nie zostanie "naprawiony" do innych elementów, takich jak amoniak czy azotan. Ponieważ azot jest istotny dla wszystkich form życia, fiksacja azotu jest głównym czynnikiem kontrolującym ogólnie biologiczną produktywność w oceanach.

    Nowy mikrob jest jednym z najbardziej obfitych modyfikantów azotu w wielu częściach oceanu, powiedział Zehr. Nowa technologia uporządkowania DNA dostarczona przez 454 Life Sciences, umożliwia szybkie uporządkowanie genów organizmu. Wyniki badań pokazały, że nie posiada on całego zbioru genów potrzebnych dla fotosystemu II i modyfikacji węgla, istotnych części mechanizmu, który przeprowadza fotosyntezę w roślinach i cyjanobakteriach.

    "Ma on wiele implikacji", "musi posiadać inny 'styl życia' który bardzo się różni od innych cyjanobakterii. Ekologicznie jest bardzo ważne móc zrozumieć jego rolę w ekosystemie, oraz to jaki ma to wpływa na bilans węgla i azotu w oceanie."

    Podczas fotosyntezy, fotosystem II generuje tlen przez rozszczepianie molekuły wody. Ponieważ tlen hamuje fiksację (modyfikację) azotu, najwięcej przemian związanych z azotem zachodzi nocą, bądź w wyspecjalizowanych komórkach. Brak fotosystemu II umożliwia nowemu mikrobowi przemianę azotu podczas dnia, powiedział Zehr.

    Ale bez fotosyntezy, bakteria nie może wiązać dwutlenku węgla z atmosfery i przerabiać go na cukry, innymi słowy nie może się odżywiać. Więc to nie jest jasne, jak nowo odkryta bakteria potrafi nakarmić samą siebie. Albo posiada ona jakąś inną drogę jedzenia organicznej materii w swoim środowisku lub żyje w zamkniętym towarzystwie z innymi organizmami, które dostarczają mu jedzenia, powiedział Zehr.

    "To dawałoby doskonałą symbiozę, ponieważ mógłby dostarczać związków azotu swojemu gospodarzowi i żyć z metabolitów (cukrów, pożywienia) dostarczanych przez gospodarza".

    Zespół Zehr's był w stanie uzyskać głównie czystą próbkę tej unikalnej cyjanobakterii poprzez "flow cytometer" -- urządzenie, które bardzo szybko segreguje poszczególne komórki, bazując na ich rozmiarze i kolorze. Strumień cytometru może wziąć "zupę komórek" z próbki pobranej z oceanu i sklasyfikować każdą komórkę (oddzielając każdy nowy organizm do nowego pojemnika). Komórki , które stanowią dość mały procent oryginalnej próbki, mogą zostać skoncentrowane do prawie czystych poziomów używających strumienia cytometru.

    Zespół zebrał DNA i zsekwencjonował go używając "Genom Sequencer FLX". Uporządkowanie genów potwierdziło dotychczasowe spekulacje na temat mikroba.
    Fotosystem II jest dużym kompleksem wielokrotnych białek i molekuł chlorofilu, jednak zespół był niezdolny znaleźć którykolwiek ze składników fotosystemu II.

    Zehr planuje kontynuować swoje badania nad nowym mikrobem i wypełnić luki w istniejącej już wiedzy. Aktualne wysiłki są na drodze sporządzania mapy obecności mikroba w oceanach (oraz jego zagęszczenia). Zespół jest również bardzo zainteresowany jak bardzo różni się metabolizm badanego organizmu od pozostałych cyjanobakterii. Jeżeli uda się wyhodować bakterię w laboratorium, może to być sposób na wykorzystanie tego niezwykłego metabolizmu w biotechnologii lub innych dziedzinach.

    sciencedaily
    Wszelkie sugestie proszę kierować na PW.
    Dziękuję za uwagę i pozdrawiam.
    Interpretacja i tłumaczenie wyłącznie na potrzeby servis.pl
    Marcin

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Poziomy transfer genów, horyzontalny transfer genów (HTG), lateralny transfer genów (LTG) - zjawisko przechodzenie genów między organizmami różnych gatunków, najczęściej pozostającymi ze sobą w ścisłej relacji ekologicznej. Zjawisko jest odpowiedzialne za istnienie 10-20% genów w komórkach prokariotycznych i takie krytyczne dla ewolucji cechy jak oporność na antybiotyki, wirulencja, zdolność przeprowadzania fotosyntezy oraz asymilacji azotu atmosferycznego. W komórkach eukariotycznych proces zachodzi rzadziej, jednak prawdopodobnie był powszechny w początkowym etapie ewolucji eukariontów. Geny, będące wynikiem HGT, w tej domenie stanowią poniżej 1%. Reaktywne formy azotu (RFA) to grupa związków azotu cechujących się dużą reaktywnością chemiczną związaną z posiadaniem niesparowanych elektronów. W warunkach fizjologicznych pełnią rolę w obronie organizmu przez mikrobami. Do reaktywnych form azotu zalicza się tlenek azotu (NO) oraz jego pochodne, powstające w wyniku przemian metabolicznych: kation nitrozoniowy (NO), anion nitroksylowy (NO) i nadtlenoazotyn (ONOO). Nadmiar RFA uszkadza komórki, powodując stres nitrozacyjny, zjawisko analogiczne do stresu oksydacyjnego wywoływanego przez reaktywne formy tlenu (RFT, ROS). Tlenek diazotu (nazwa Stocka: tlenek azotu(I); podtlenek azotu), N2Onieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków azotu, w którym azot jest na formalnym stopniu utlenienia I. W rzeczywistości atomy azotu są nierównocenne i związek ten może być traktowany jako azotek i tlenek azotu(V). Podtlenek azotu jest stosowany do znieczulania anestezjologicznego jako tzw. gaz rozweselający. Jeden z kilku głównych gazów cieplarnianych.

    Bakterie denitryfikacyjne – grupa fizjologiczna fakultatywnie beztlenowych bakterii przeprowadzających w warunkach beztlenowych proces denitryfikacji. Nie rosną przy jednoczesnym braku tlenu i azotanów. Odgrywają kluczową rolę w krążeniu azotu, uwalniając go w formie azotu cząsteczkowego lub tlenków azotu do atmosfery. W zależności do tego czy denitryfikacja jest typem oddychania beztlenowego (ujęcie mikrobiologiczne) czy jest tylko redukcją azotanów do tlenków azotu (ujęcie ekologiczne) różne gatunki są zaliczane do tej grupy. W tym drugim przypadku należą tu także: Leghemoglobina jest hemoproteiną wiążącą tlen znalezioną w brodawkach korzeniowych roślin motylkowych. Rośliny te pozostają w symbiozie z bakteriami posiadającymi zdolność wiązania azotu atmosferycznego (bakterie brodawkowe). Kompleks enzymatyczny – nitrogenaza odpowiedzialny za przekształcenie azotu cząsteczkowego do jonów amonowych może działać tylko w środowisku beztlenowym. Dlatego jej działanie w komórkach korzeni roślin jest możliwe po obniżeniu stężenia tlenu poprzez związanie go z leghemoglobiną.

    Azot ogólny, azot Kjeldahla — w terminologii hydrochemicznej postać azotu dająca się oznaczyć przy użyciu metody Kjeldahla. Jest to azot wchodzący w skład związków amonowych oraz azotowych związków organicznych, które łatwo przekształcić w związki amonowe. W tabelach obejmujących ten parametr, w razie braku jego bezpośredniego pomiaru, jest sumą azotu amonowego i azotu organicznego (zawartego w aminokwasach, moczniku, pirydynach, aminach i in.) Ponieważ azot amonowy występujący w wodzie i glebie często ma pochodzenie organiczne, parametr ten może wskazywać źródło zanieczyszczeń. Trinitroamid (TNA), N(NO2)3nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków azotu otrzymany po raz pierwszy w 2010 roku przez naukowców z Królewskiego Instytutu Technologicznego w Szwecji. Wcześniejsze badania z 1993 roku wskazywały, że związek taki może być stabilny.

    Jamnik krótkowłosy – jedna z ras jamnika. Jest jego pierwotną postacią, która pochodzi od dawnych psów gończych z terenów dzisiejszych Niemiec. Głównym przeznaczeniem jamnika krótkowłosego jest gonitwa za zwierzyną, płoszenie i norowanie, chociaż obecnie jamniki bardzo dobrze sprawdzają się jako psy trzymane w mieszkaniach do towarzystwa. Włos krótki, gęsty i gładko przylegający, który nie powinien być zbyt delikatny ani zbyt obfity. Pies ten ma swój charakter. Często te jamniki są uważane za najbardziej złośliwe ze wszystkich odmian. Bardzo silnie przywiązane do właściciela. Może w jego obronie oddać własne życie. Pies bardzo wrażliwy. Po podniesieniu na niego głosu bądź ręki może stać się agresywny wobec innych osób, również może stracić zaufanie do właściciela. Jak wiadomo jamnik po długim czasie z powrotem może ponownie zaufać właścicielowi.
    Rhizobium - grupa bakterii współżyjących z roślinami motylkowymi. Powodują one powstanie brodawek na korzeniach tych roślin. Do komórek korzenia bakterie dostają się przez specjalną strukturę - nić infekcyjną. Po infekcji dzielą się intensywnie, pobudzając komórki gospodarza do szybkiego wzrostu, który prowadzi do powstania brodawek. Różowe zabarwienie brodawek świadczy o procesie wiązania azotu. Największa intensywność wiązania występuje przed kwitnieniem. Bakteria wiążąca N2 przetwarza go w NH3 lub aminokwas glutaminę i w tej postaci przekazuje komórkom roślinnym. Roślina dostarcza bakterii związki węgla i zapewnia warunki rozwoju. Część zasymilowanego przez bakterie azotu zasila glebę, i z tej przyczyny rośliny motylkowate są ważnym elementem w płodozmianie, uprawia się także jako zielony nawóz.

    Tritlenek azotu (nazwa Stocka: tlenek azotu(VI); nadtlenek azotu), NO3nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków azotu, w którym atom azotu występują na formalnym stopniu utlenienia VI. Powstaje z pentatlenku diazotu (N2O5) pod wpływem ozonu, nie zawiera wiązania nadtlenkowego −O−O− i jest silnym utleniaczem. Pod wpływem wody rozkłada się do kwasu azotowego i tlenu.

    Dodano: 16.11.2008. 16:40  


    Najnowsze