Gli scienziati hanno scoperto che un microbo chiamato Nitrosopumilus maritimus e molti dei suoi cugini, chiamati archei ossidanti dell'ammoniaca (AOA), sono in grado di sopravvivere in ambienti bui e impoveriti di ossigeno producendo ossigeno da soli. Lo fanno usando un processo biologico che non è mai stato visto prima.
In precedenza era già stato stabilito che questi microbi possono vivere in ambienti in cui l'ossigeno è scarso, ciò che non era stato chiaro è come sono arrivati a questo punto e come riescano a rimanere in vita in quelle condizioni. Questa è stata l'ispirazione alla base di questa nuova ricerca. "Questi microbi sono davvero abbondanti negli oceani, dove svolgono un ruolo importante nel ciclo dell'azoto", ha affermato il microbiologo Beate Kraft, dell'Università della Danimarca meridionale.
Raccogliendo un secchio di acqua di mare dall'oceano, ogni cinque cellule, una sarà uno di questi organismi. I ricercatori hanno rimosso i microbi dal loro habitat naturale e li hanno trasferiti in laboratorio. Il team voleva dare un'occhiata più da vicino a cosa sarebbe successo quando tutto l'ossigeno disponibile fosse sparito e non ci fosse stata luce solare per produrre nuovo ossigeno. Lo stesso scenario si verifica quando N. maritimus passa da acque ricche di ossigeno a acque impoverite di ossigeno.
Quello che hanno trovato è stato qualcosa di inaspettato: i microrganismi hanno prodotto il proprio ossigeno creando nitriti, con gas azoto (diazoto) come sottoprodotto. "Abbiamo visto come hanno consumato tutto l'ossigeno nell'acqua, e poi con nostra sorpresa, in pochi minuti, i livelli di ossigeno hanno iniziato ad aumentare di nuovo", ha affermato il geobiologo Don Canfield, dell'Università della Danimarca meridionale. "È stato molto eccitante."
Al momento, i ricercatori non sono sicuri di come funzioni questo processo, e la quantità di ossigeno prodotto sembra essere relativamente piccola (quanto basta per la propria sopravvivenza), ma sembra essere diversa dai pochi processi di ossigeno senza luce solare che già conosciamo.
Ciò che il nuovo percorso mostra è che la produzione di ossigeno da N. maritimus viene collegata alla sua produzione di azoto gassoso. I microbi stanno in qualche modo convertendo l'ammoniaca (NH3) in nitrito (NO2-), un processo che usano per metabolizzare l'energia, in un ambiente impoverito di ossigeno.
A sua volta, ciò richiede loro di produrre il proprio ossigeno, di cui il team ha rilevato tracce, insieme al sottoprodotto del gas azoto (N2). Questo processo rimuove l'azoto biodisponibile dall'ambiente, e questa è una nuova piega nel ciclo dell'azoto, che è alla base di tutti gli ecosistemi. Questa scoperta potrebbe avere conseguenze "di vasta portata" e ciò richiede ulteriori indagini.
"Se questo stile di vita è diffuso negli oceani, certamente ci costringe a ripensare la nostra attuale comprensione del ciclo dell'azoto marino", ha affermato Kraft. "Il prossimo passo è studiare il fenomeno che abbiamo visto nelle nostre colture di laboratorio in acque impoverite di ossigeno in vari punti oceanici in tutto il mondo".