Un equipo de investigadores del Centro de Biología de la Academia de Ciencias Checa Budweis, Chequia, MARUM - Centro de Ciencias Ambientales Marinas de la Universidad de Bremen Alemania y el Instituto Max Planck de Microbiología Marina Bremen, Alemaniaestimó que estos quimioautótrofos reciclan aproximadamente el 5 por ciento del carbono y el fósforo asimilados por las algas marinas y liberan terragramas 1012 g de compuestos orgánicos disueltos al interior del océano cada año. Estos hallazgos ahora se publican en la revista Avances científicos .
El éxito generalizado de la thaumarchaea marina surge en gran medida de su capacidad para convertir las concentraciones traza de amoníaco en nitrito, lo que les da energía para fijar el carbono y producir nueva biomasa en ausencia de luz. Este proceso, denominado nitrificación, recicla la energía química originalmentederivado de la fotosíntesis por las algas marinas y es un componente esencial del ciclo global de nutrientes. Mediante un enfoque de radiotrazadores, el esfuerzo de investigación colaborativa ha determinado que las arqueas fijan aproximadamente 3 moles de carbono por cada 10 moles de amoníaco oxidado y esta eficiencia varía con las adaptaciones celularesa la limitación de fósforo. "Las Thaumarchaea están activas en todo el océano, y su gran número implica contribuciones significativas a los ciclos globales de carbono C y nitrógeno N", dice Travis Meador, autor principal del estudio y recibió una subvención.por la Fundación Alemana de Investigación Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG para realizar este trabajo durante su tiempo en MARUM ".la cantidad de carbono fijado por los nitrificadores está regulada por la cantidad de nitrógeno orgánico energía que se crea durante la fotosíntesis, el acoplamiento fisiológico de la nitrificación y la asimilación de carbono, y también aparentemente su capacidad de acceso al fósforo P ".
Déjalos comer amoníaco
El amoníaco en el océano se deriva de la descomposición de la materia orgánica producida por los fotótrofos en las aguas superficiales y es una fuente valiosa de energía y nutrición para Eukarya, Bacterias y Archaea por igual. Los estudios de cultivo del thaumarchaeon Nitrosopumilus maritimus han revelado previamente que el pequeñocélulas Ø = 0.17-0.22? m cuentan con sistemas enzimáticos para lograr una alta afinidad por el amoníaco y la vía de fijación de C más eficiente en energía en presencia de oxígeno ". Estas adaptaciones hacen de la thaumarchaea el principal reciclador de energía de los océanos, lo que les permitepara competir con sus contrapartes bacterianas y crear un nicho separado, particularmente en el océano profundo donde la energía es limitante ", dijo Meador." Nuestros colegas han sugerido que la mayoría del N orgánico que se exporta debajo de la zona eufótica del océano eventualmente alimenta la nitrificación por thaumarchaea.El flujo de exportación global ha sido investigado durante varias décadas, no ha habido evidencia empírica para acoplar aún más la oxidación de amoníaco arqueo paratasas globales de fijación C, hasta ahora "
La necesidad de P
Además de sus importantes contribuciones a los flujos químicos en el químico del océano oscuro, las thaumarchaea son en realidad más abundantes en la zona eufótica, donde se respira la mayor parte de la materia orgánica al CO 2 y amoniaco.De hecho, las acumulaciones más altas de amoníaco pueden estar situadas en la base de la zona eufótica, donde las bacterias heterotróficas se alimentan de la biomasa que se hunde producida en la cálida capa superficial mixta y debajo, donde las temperaturas del agua disminuyen rápidamente con la profundidad.
Esta zona, conocida como la termoclina, también experimenta grandes fluctuaciones en la concentración y el tiempo de renovación de otro nutriente clave, el fosfato P. Los investigadores se preguntaron si el acceso tamarárquico al fosfato puede controlar sus contribuciones a la producción reciclada en la superficie del océano.
Interrogatorio de arqueas con radiactividad
Al introducir bicarbonato 14C y fosfato 33P radiomarcado en el medio de cultivo, los autores pudieron rastrear las tasas de C y P asimiladas en las células de N. maritimus y liberadas como metabolitos orgánicos disueltos de carbono y fósforo DOC y DOP en los medios de cultivoNormalizando estas tasas de nitrificación, los investigadores generaron las primeras estimaciones de los rendimientos de C, P, DOC y DOP para un arqueón marino.
Conociendo los modelos
El resultado de este trabajo es que las tasas globales de fijación de C por thaumarchaea ampliamente distribuidas son al menos 3 veces más altas de lo que se suponía anteriormente. Además, la asimilación de C y P por arqueas marinas ahora puede modelarse como directamente proporcionalal renombrado índice de remineralización establecido por Alfred Redfield a mediados del siglo 20. Los investigadores descubrieron además que N. maritimus es apto para adquirir fosfato, pero los aumentos estratégicos en la afinidad de fosfato celular tuvieron un costo de aproximadamente 30% de reducción en C-eficiencia de la fijación. Por lo tanto, estos resultados pueden explicar los valores ampliamente variables de la tasa de nitrificación específica observada a través de la superficie del océano. Finalmente, Meador presagia que "la liberación de compuestos quimiosintéticamente fabricados por thaumarchaea es menor en comparación con el depósito sustancial de nutrientes orgánicos disueltos en el océano, pero representa un flujo nuevo de sustratos lábiles en todo el interior del océano ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por MARUM - Centro de Ciencias del Medio Marino, Universidad de Bremen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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