Учёные выяснили, как микробы выживают в бедных питательными веществами водах океана

Аммиак-окисляющие археи (AOA) — одни из самых распространённых микроорганизмов в океане, играющие ключевую роль в круговороте азота. Однако долгое время оставалось загадкой, как они процветают в бедных питательными веществами водах открытого океана, где их основной источник азота и энергии — аммоний — встречается крайне редко.

Йёрдис Штуренберг за работой с микроскопом. Автор: Carolin Otersen

Новое исследование, проведённое учёными из Института морской микробиологии Общества Макса Планка (Бремен, Германия), показало, что некоторые AOA используют мочевину — распространённое органическое соединение азота — в качестве дополнительного источника энергии и азота.

Исследователи изучили две доминирующие группы AOA: Nitrosopumilus, обитающие в богатых питательными веществами прибрежных водах, и Nitrosopelagicus, доминирующие в открытом океане. Работа объединила данные экспедиций в Мексиканский залив, воды Ангольского круговорота и Чёрное море.

Работа в море сопровождается красивыми закатами. Автор: Тим Фердельман

Две стратегии выживания

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показало, что прибрежный род Nitrosopumilus предпочитает аммоний и использует мочевину только при его нехватке. В то время как открытоокеанский род Nitrosopelagicus одинаково эффективно использует оба соединения и продолжает потреблять мочевину даже при изобилии аммония, что позволяет ему удваивать темпы роста.

«Мы, возможно, недооцениваем скорость нитрификации в обширных, бедных питательными веществами водах океана», — отмечает соавтор работы Ханна Марчант.

Схема продуктивности и относительной важности мочевины в трёх разных средах. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-67048-1

Последствия для глобального цикла питательных веществ

Способность AOA, особенно Nitrosopelagicus, использовать мочевину и другие органические источники азота может значительно влиять на доступность питательных веществ в океане, первичную продуктивность и глобальный углеродный цикл.

«Понимание того, что питает эти микроорганизмы, крайне важно, — говорит старший автор статьи Марсель Кёйперс. — Они являются ключевыми игроками в круговороте азота, и их активность помогает регулировать доступность питательных веществ в океане и глобальный углеродный бюджет».

Интересный факт: Аммиак-окисляющие археи настолько многочисленны, что, по некоторым оценкам, на их долю приходится до 20% всех микробных клеток в океане. Их открытие и изучение кардинально изменили представления о морском азотном цикле, который ранее считался почти исключительно «бактериальным» процессом.