Bacteriile din lacuri, armă neașteptată împotriva schimbărilor climatice

Metanul este un gaz cu un puternic efect de seră, produs frecvent în mări și în apele dulci. Lacurile, în special, eliberează cantități mari din acest gaz nociv pentru climă. Din fericire, bacteriile din lacuri contracarează acest lucru: ele pot utiliza metanul pentru a crește și a genera energie, prevenind astfel eliberarea acestuia în atmosferă. Aceste microorganisme, cunoscute sub numele de metanotrofi, sunt considerate a fi un important „filtru biologic de metan”.

Metanotrofii cuprind diferite grupuri de microorganisme, despre care încă există multe întrebări legate de modul de viață. Un studiu realizat de cercetători de la Institutul Max Planck pentru Microbiologie Marină (Germania) și de Eawag (Elveția), publicat recent în revista Nature Communications, evidențiază abilitățile remarcabile ale unora dintre aceste organisme și rolul lor neglijat până acum în ceea ce privește clima.

• Pajiștile mici de flori sălbatice din orașe, o alternativă bună pentru insecte
• Test de cultură generală. Cât de repede zboară curcanii?

Pentru acest studiu, cercetătorii conduși de Sina Schorn și Jana Milucka, de la Institutul Max Planck călătorit la Lacul Zug din Elveția. Acest lac are aproape 200 de metri adâncime și este permanent lipsit de oxigen de la o adâncime de aproximativ 120 de metri. Cu toate acestea, apa fără oxigen conține așa-numitele bacterii aerobe oxidante de metan (MOB). Acestea, după cum sugerează și numele, sunt dependente de oxigen. Până acum, nu era clar dacă și cum pot descompune acestea metanul în apă fără oxigen.

Bacteriile din lacuri, importante pentru reducerea metanului

Echipa lui Milucka și Schorn a decis să examineze mai îndeaproape activitatea acestor microorganisme. Pentru acest studiu, au utilizat molecule de metan (CH4) marcate cu atomi de carbon „grei” (13C în loc de 12C). Acestea au fost adăugate la probe de apă naturală din lac, care conțineau microorganismele respective. Ulterior, oamenii de știință au urmărit traseul carbonului greu în celulele individuale folosind instrumente speciale (cunoscute sub numele de NanoSIMS).

Acest lucru le-a permis să observe cum bacteriile din lacuri transformă metanul în dioxid de carbon, care este și el un gaz cu efect de seră, dar mai puțin dăunător pentru climă decât metanul. O parte din carbon a fost încorporată direct în celulele bacteriene. Acest lucru a dezvăluit care celule din comunitatea bacteriană erau active și care nu. Folosind metode moderne precum metagenomica și metatranscriptomica, cercetătorii au investigat și ce căi metabolice foloseau bacteriile.

„Rezultatele noastre arată că MOB-urile aerobe rămân active și în apă fără oxigen”, spune Sina Schorn, care este acum cercetătoare la Universitatea din Gothenburg (Suedia).

„Cu toate acestea, acest lucru se aplică doar unui anumit grup de MOB-uri, ușor de recunoscut după celulele lor în formă de tijă. Spre surprinderea noastră, aceste celule erau la fel de active atât în condiții oxice, cât și anoxice, adică cu și fără oxigen. Astfel, dacă măsurăm rate mai scăzute de oxidare a metanului în apele anoxice, probabil că acest lucru este cauzat de faptul că există mai puține astfel de celule speciale în formă de tijă și nu pentru că bacteriile sunt mai puțin active”, explică Schorn.

Cum „funcționează” aceste bacterii?

Cercetătorii de la Max Planck au întâlnit o altă surpriză când au analizat mai atent capacitățile metabolice deținute de bacteriile din lacuri. „Pe baza genelor prezente, am putut determina cum reacționează bacteriile atunci când oxigenul devine rar”, explică Jana Milucka, șefa Grupului de Cercetare a Gazelor cu Efect de Seră de la Institutul Max Planck.

„Am găsit gene care sunt folosite pentru un tip special de fermentație bazată pe metan”, adaugă ea. Deși acest proces fusese deja demonstrat pentru culturi de MOB în laborator, nu fusese încă studiat în mediul natural. Cercetătorii au descoperit, de asemenea, mai multe gene pentru denitrificare, care probabil le permit bacteriilor să utilizeze nitrații în loc de oxigen pentru a genera energie.

Procesul de fermentație, în special, este interesant. „Dacă MOB-urile efectuează fermentație, este probabil ca ele să elibereze substanțe pe care alte bacterii le pot folosi pentru creștere. Acest lucru înseamnă că carbonul conținut în metan rămâne în lac pentru o perioadă mai lungă de timp și nu ajunge în atmosferă. Acest lucru reprezintă un rezervor de carbon din metan în medii anoxice care nu este de obicei luat în considerare, ceea ce va trebui să includem în calculele noastre viitoare”, spune Milucka.

Bacteriile din lacuri vor avea o importanță tot mai mare

În acest studiu, cercetătorii din Bremen explică cine descompune metanul în habitatele lipsite de oxigen și cum are loc această degradare. Ei demonstrează că bacteriile oxidante de metan sunt surprinzător de importante pentru a controla eliberarea de metan din aceste habitate în atmosferă.

„Metanul este un gaz cu un puternic efect de seră, responsabil pentru aproximativ o treime din creșterea actuală a temperaturii globale”, spune Schorn, explicând semnificația rezultatelor publicate acum.

„Oxidarea metanului de către microorganisme este singura cale biologică de eliminare a metanului. Activitatea lor este, prin urmare, crucială pentru controlul emisiilor de metan în atmosferă și, astfel, pentru reglarea climei globale. Având în vedere creșterea actuală și prognozată a condițiilor anoxice în lacurile temperate, se așteaptă ca importanța MOB-urilor pentru degradarea metanului în lacuri să crească. Rezultatele noastre sugerează că MOB-urile vor aduce o contribuție semnificativă la reducerea gazelor cu efect de seră și la stocarea carbonului în viitor”, încheie cercetătoarea, citată de Eurek Alert.

Vă recomandăm să citiți și:

Safirele se formează în „inimile vulcanilor”, nu în mantaua Pământului, așa cum se credea

Adevărata amenințare a schimbărilor climatice, descoperită în fosile din Groenlanda

Homarul „vată de zahăr” este o descoperire de 1 la 100 de milioane

Minele de aur amenință unele dintre ultimele râuri de somon sălbatic din lume