میکروبهایی که از طریق زنگ آهن تنفس میکنند قادرند به نجات اقیانوسها کمک نمایند
باکتریهای MISO ضمن سمزدایی سولفید، از مواد معدنی حاوی آهن «تنفس» نموده و فرآیندی زیست شناختی را هدایت میکنند که چرخههای جهانی گوگرد، آهن و کربن را به هم مرتبط می سازد.
ساینس دیلی: میکروبهایی که با استفاده از آهن تنفس و از سولفید تغذیه می کنند، میتوانند در سکوت، نجات بخش اقیانوسهای روی زمین باشند.
محققان دانشگاه وین باکتریهایی از MISO (بر گرفته از نام نوعی چاشنی تخمیری در ژاپن) استخراج کرده اند که از مواد معدنی حاوی آهن برای اکسیداسیون سولفید ، ایجاد انرژی و تولید سولفات استفاده می نمایند. این فرآیند زیست شناختی، درک دانشمندان از چرخههای پذیرفته شده در جهان برای گوگرد و آهن را متحول کرده است. این میکروبها با پیش گرفتن از واکنشهای شیمیایی معمول، میتوانند به جلوگیری از گسترش مناطق مرده اقیانوسی و حفظ تعادل اکولوژیک کمک کنند. یک تیم بینالمللی تحقیقاتی به رهبری میکروبیولوژیستهایی در دانشگاه وین، نوع کاملاً جدیدی از متابولیسم میکروبی را کشف کردهاند. این میکروارگانیسمهای تازه شناساییشده که به عنوان باکتریهای MISO شناخته میشوند، قادرند با اکسید کردن مواد سمّی سولفیدی ، از طریق مواد معدنی حاوی آهن "تنفس" کنند.
دانشمندان کشف کردند که واکنش بین سولفید هیدروژن - یک گاز سمی - و مواد معدنی جامد آهن نه تنها یک فرآیند شیمیایی، بلکه یک فرآیند بیولوژیکی نیز هست. در این مسیر تازه کشف شده، میکروبهای سازگار که در رسوبات دریایی و خاکهای تالاب زندگی میکنند، سولفید سمی را حذف کرده و از آن به عنوان منبع انرژی برای رشد استفاده میکنند. این باکتریها همچنین ممکن است نقش مهمی در جلوگیری از گسترش "مناطق مرده" خالی از اکسیژن در اکوسیستمهای آبی داشته باشند.
این دانشمندان کشف کرده اند که واکنش بین سولفید هیدروژن - یک گاز سمی - و مواد معدنی حاوی آهن در شکل جامد نه تنها یک فرآیند شیمیایی، بلکه فرآیندی بیولوژیک نیز هست. در این مسیر تازه کشف شده، میکروبهای سازگار که در رسوبات دریایی و خاکهای تالاب زندگی میکنند، سولفید سمی را حذف و از آن به عنوان منبع انرژی برای رشد استفاده می نمایند. این باکتریها همچنین می توانند نقش مهمی در جلوگیری از گسترش "مناطق مرده" خالی از اکسیژن در اکوسیستمهای آبی ایفا کنند.
این یافتهها اخیراً در مجله نیچر منتشر شده است.
میکروبهایی که از آهن برای از بین بردن سولفید سمی استفاده میکنند
در محیطهای کماکسیژن همچون رسوبات دریایی، تالابها و سفرههای آب زیرزمینی، میکروبهای خاصی سولفید هیدروژن که گازی بدبو و بسیار سمی است تولید میکنند،. برهمکنش بین این سولفید و اکسید آهن (III) - اساساً زنگ آهن - به کنترل سطح سولفید کمک می نماید. تاکنون دانشمندان بر این باور بودند که این فرآیند فقط از طریق واکنشهای شیمیایی که حاصل آن عنصر گوگرد و مونوسولفید آهن (FeS) می باشد رخ میدهد. این ماده معدنی سیاه مسئول رنگ تیره ماسههای ساحلی در مناطق کماکسیژن است.
الکساندر لوی، رهبر گروه تحقیقاتی در CeMESS، مرکز علوم میکروبیولوژی و سیستمهای محیطی در دانشگاه وین، میگوید: «ما نشان دادیم که این واکنش اکسیداسیون-احیا که از نظر زیستمحیطی اهمیت فراوانی دارد، صرفاً شیمیایی نیست بلکه میکروارگانیسمها نیز میتوانند از آن برای رشد خود استفاده کنند».
کشف این تیم، شکل جدیدی از تولید انرژی میکروبی به نام MISO را آشکار می سازد. این فرآیند، احیاء اکسید آهن (III) را با اکسیداسیون سولفید مرتبط میکند. برخلاف یک واکنش کاملاً شیمیایی، MISO مستقیماً سولفات تولید نموده و مراحل میانی چرخه گوگرد را حذف میکند. مارک موسمن، دانشمند ارشد CeMESS، میافزاید: «باکتریهای MISO سولفید سمی را حذف کرده و می توانند به جلوگیری از گسترش به اصطلاح «مناطق مرده» در محیطهای آبی کمک کنند، در حالی که دی اکسید کربن را نیز شبیه گیاهان برای رشد تثبیت میکنند».
فرآیندی سریع و گسترده که سیاره را شکل میدهد
در آزمون های آزمایشگاهی، محققان دریافتند که واکنش MISO که توسط میکروبها انجام میشود، سریعتر از همان واکنش وقتی که به صورت شیمیایی رخ میدهد، اتفاق میافتد. این نشان میدهد که میکروارگانیسمها احتمالاً نیروی اصلی پشت این دگرگونی در محیطهای طبیعی هستند. سونگ-کان چن، نویسنده مسئول مقاله، توضیح میدهد: «باکتریها و آرکئیهای متنوع دارای ظرفیت ژنتیکی MISO بوده و در طیف وسیعی از محیطهای طبیعی و ساخته دست بشر یافت میشوند».
طبق این مطالعه، فعالیت MISO در رسوبات دریایی میتواند مسئول حداکثر ۷٪ از کل اکسیداسیون سولفید به سولفات در جهان باشد. این فرآیند با جریان مداوم آهن واکنشپذیر که از رودخانهها و ذوب یخچالهای طبیعی وارد اقیانوسها می گردد، تقویت میشود. تحقیق حاضر که توسط صندوق علمی اتریش (FWF) به عنوان بخشی از خوشه پیشران «میکروبیومها محرک سلامت سیاره» پشتیبانی میشود، مکانیسم بیولوژیکی جدیدی را شناسایی نموده است که چرخه گوگرد، آهن و کربن را در محیطهای بدون اکسیژن با یکدیگر مرتبط می سازد.
الکساندر لوی در پایان میگوید: «این کشف، نبوغ متابولیک میکروارگانیسمها را نشان داده و نقش ضروری آنها را در شکلدهی چرخههای جهانی عناصر زمین برجسته می سازد».
