Zvětšit obrázek

Methylomirabilis oxyfera dokáže přežít v bahně bez kyslíku, kde jiné mikroorganismy využívající metan hynou. (Kredit: DR L. STANNARD, UCT / SCIENCE PHOTO LIBRARY)

Dánsko-německo-australský kolektiv objevil mikroba, který si sám vyrábí kyslík. Je to čtvrtý z dosud zjištěných způsobů produkce kyslíku v přírodě. Těmi ostatními jsou fotosyntéza, při které se kyslík stává odpadním produktem, tvorba kyslíku v buňce bakteriemi z chlorátů  (ClO₃– a ClO₄– ) a enzymatická přeměna reaktivních kyslíkatých sloučenin.  

 

Mike Jetten, mikrobiolog z Radboud University Nijmegen (Nizozemí)

Mikrob, prozatímně nazvaný Methylomirabilis oxyfera, byl nalezen v sedimentu nizozemských kanálů. Odpadní kaly jsou chudé na kyslík a přežije v nich jen málo bakterií. Jedna z nich byla známa jako NC10 bakterie. Byla nalezena již dříve v australských jeskyních v oblasti Planiny Nullarbor. Vědci usoudili, že tento organismus  rozkládá metan a dusitany na oxid uhličitý. Udělali s mikrobem  pokus, při němž mu umožnili konzumovat jen označený dusík a kyslík (izotopy). Pak sledovali, co bude z komůrky s kolonií těchto bakterií vycházet. Tento odpad, produkty metabolismu, jim prozradil, že organismy spořádávají metan a produkují kyslík a to biochemickým procesem, o němž jsme dosud neměli ani tušení. Když tyto potvůrky mají dostatek dusičnanů, metan je nezajímá. Když jim v prostředí dopřáli dusitany, mikrobi začali využívat metan a uvolňovali dusík. Podle všeho dochází k produkci dusíku a kyslíku ze dvou molekul oxidu dusného, který pochází z dusitanů.  Kyslík v tomto případě využívají ke  zpracování metanu (přeměnou na vodu a oxid uhličitý) a to jim umožňuje získat energii. Dusík se při tomto procesu stává odpadním produktem. Enzym a nebo enzymy, které zde popsanou cestou pomáhají tomuto extrémofilu přežít v odpadech bez kyslíku, jsou zatím neznámé (možná půjde o enzym nitric oxide dismutáza).

 
Zatím se vědcům nepodařilo kultivovat  bakterie NC10 v čisté kultuře, což není nic neobvyklého protože mnoho bakterií žije v přírodě ve složitých vzájemných vztazích a u extrémofilů jde o často pozorovaný jev. Proto také jsou vědci schopni nově objevený organismus množit v bioreaktoru jen ve společnosti dalších bakterií. To jim ale nebrání, aby následně rekonstruovali jejich přítomnost z DNA, kterou toto společenství  produkuje. Z tohoto „mixu“  již sestavili celý genom nové bakterie. Rovněž zkoumají proteiny, které je tento genom schopen produkovat. Analýza nejexprimovanějších genů a jejich sekvencí vedla k závěru, že musí jít o enzym produkující kyslík. Zatím to ale vědci nebyli schopni jinou metodou dokázat.
Členka výzkumného týmu Katharina Ettwigová to komentuje slovy „…produkují stovky proteinů a každý z nich je na tento enzym kandidátem.“

 

Nizozemské kanály nejsou samy, kde se Methylomirabilis oxyfera daří. Vyskytuje se v jeskyních na Planině Nullarbor.

Jiné ze zjištěných genetických sekvencí dokládají, že organismus má některé metabolické dráhy stejné s dalšími již známými bakteriemi, včetně těch, které mají v popisu práce živit se metanem v prostředí, kde je kyslíku dostatek.
V článku publikovaném v časopisu Nature vědci vyslovují názor, že touto nově odhalenou metabolickou cestou mohli mikroorganismy produkovat a využívat kyslík v době, kdy Země měla v atmosféru především z metanu..  To ale otvírá cestu fantazii, protože tímto se prakticky rozšiřuje možnost existence života i na planety, které kyslík nemají.