Учёные обнаружили живые электрические сети микробов, фильтрующие метан на дне океана

Автор: Unsplash/CC0 Public Domain

Метан — мощный парниковый газ — постоянно просачивается со дна океана и может подниматься в атмосферу. Международная группа учёных под руководством специалистов из USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences обнаружила, как крошечные микроорганизмы работают вместе как живая электрическая сеть, потребляя часть этого газа до того, как он вырвется наружу, действуя как мощный живой фильтр.

Раскрывая то, как эти микробы естественным образом сокращают выбросы метана, полученные результаты могут привести к инновационным стратегиям для лучшего контроля выбросов метана как в естественных, так и в искусственных средах.

Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, проливает свет на уникальное партнёрство между двумя совершенно разными микробами: анаэробными метанотрофными археями (ANME) и сульфатвосстанавливающими бактериями (SRB).

По отдельности ни один из этих микробов не может потреблять метан. Когда ANME расщепляют метан, процесс высвобождает электроны, которые должны быть «сброшены» — процесс, известный как редокс-реакция, при котором электроны перемещаются от одной молекулы к другой, подобно тому, как люди полагаются на кислород для принятия электронов. Без акцептора электронов потребление метана останавливается.

И здесь на помощь приходят их бактериальные партнёры.

Хотя сами они не могут потреблять метан, SRB помогают, принимая электроны, высвобождаемые в процессе, и передавая их акцептору электронов SRB — сульфату, который питает их собственный метаболизм.

«Эти два очень разных микроба объединяются в физически взаимосвязанные скопления, — сказал Мох Эль-Наггар, профессор физики, астрономии, химии и биологических наук в USC Dornsife и один из ведущих исследователей исследования. — И весь процесс работает потому, что проводящие редокс-белки связывают их в функционирующие электрические цепи».

Используя специализированные электрохимические методы, международная исследовательская группа — включая учёных из Caltech, Пекинского университета и Института морской микробиологии Макса Планка — впервые измерила этот обмен электронами в лаборатории, используя образцы, собранные из различных морских метановых просачиваний, включая Средиземное море, бассейн Гуаймас и побережье Калифорнии.

«Эти микробные партнёрства действуют как естественные дозорные, играя ключевую роль в ограничении выбросов метана в океан и атмосферу, — сказал Хан Юй, ведущий автор исследования, который начал эту работу девять лет назад во время своей докторской диссертации в Caltech и сосредоточился на ней как постдок в USC Dornsife. — Раскрывая то, как функционируют эти партнёрства, мы получаем представление о том, как жизнь эволюционировала в течение миллиардов лет, даже в экстремальных условиях, чтобы потреблять мощные парниковые газы».

Исследователи говорят, что открытие предлагает новое понимание того, как невидимая микробная активность может влиять на системы Земли способами, которые мы только начинаем понимать.

«Людей может удивить, что микробы, даже в самых отдалённых местах, работают вместе сложными способами, которые влияют на процессы планетарного масштаба, — сказала Виктория Орфан, профессор экологических наук и геобиологии в Caltech и соавтор исследования. — Это открытие, результат почти десятилетия междисциплинарных исследований, является свидетельством настойчивости и сотрудничества в науке. Оно подчёркивает, как много нам ещё предстоит узнать о микробных экосистемах, от которых мы зависим».

Больше информации: Hang Yu et al, Redox conduction facilitates direct interspecies electron transport in anaerobic methanotrophic consortia, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adw4289. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw4289

Источник: University of Southern California