Divide et urea

Naveza kitajskih in ameriških raziskovalcev in raziskovalk je pokazala, kako se mikroorganizmi, ki energijo pridobivajo z oksidacijo amonijaka, izognejo medsebojnemu tekmovanju za okoljske vire. Raziskavo so objavili v reviji Nature Microbiology.

Oksidacija amonijaka v nitrit je ključen korak v globalnem kroženju dušika. Ta proces, imenovan tudi nitritacija, za pridobivanje energije izkoriščajo štiri skupine mikroorganizmov: beta- in gamaproteobakterije, nekatere arheje ter tako imenovane comammox bakterije iz rodu Nitrospira. Slednje so sposobne popolne oksidacije amonijaka najprej v nitrit in nato v nitrat. Predstavniki vseh štirih skupin pogosto složno naseljujejo isti prostor, kljub temu da vsi tekmujejo za omejeno količino amonijaka v okolju.

Poleg amonijaka v okolju številne vrste kot alternativen vir dušika in energije uporabijo tudi sečnino oziroma ureo. Da bi mikroorganizmi lahko izkoristili ureo, jo morajo najprej razgraditi do amonijaka, kar je energetsko dokaj potratno. Doslej je zato veljalo prepričanje, da je urea drugorazreden substrat, h kateremu se mikroorganizmi zatečejo zgolj v skrajni sili. Sečnino naj bi torej začeli uporabljati zgolj takrat, ko na voljo nimajo zadostnih količin amonijaka.

Raziskovalno skupino je zanimalo, kako in kdaj različne skupine mikroorganizmov, ki za pridobitev energije oksidirajo amonijak, privzemajo sečnino oziroma amonijak v gojišču. Gojišča so vsebovala mešanico uree in amonijaka, pri čemer je bil eden od substratov izotopno označen. Če je organizem privzemal in porabljal amonijak, ki je bil izotopno označen, so znanstvenice in znanstveniki lahko zaznali in spremljali njegovo vsebnost tako v posameznih celicah kot gojiščih.

Zaradi slabšega energetskega izkoristka pri uporabi sečnine je amonijak, vsaj na papirju, boljša izbira substrata. Če je obeh substratov v gojišču zadosti, bi torej sklepali, da bodo mikroorganizmi privzemali izključno amonijak. Toda v praksi je šla nekaterim vrstam bolj v slast urea, tudi ko so imeli na razpolago zadostne količine amonijaka. Sečnina je tako bolj teknila betaproteobakterijam, comammox bakterije in arheje so rajši privzemale amonijak, za najmanj izbirčne pa so se izkazale gamaproteobakterije, ki so brez razlikovanja privzemale oba substrata.

Mikroorganizmi, ki oksidirajo amonijak, so torej specializirani za privzem določenega tipa substrata, kar jim omogoča sožitje v skupnem življenjskem prostoru. 

Tako amonijak kot sečnino bo mikroorganizmom z veseljem odstopila Bronja. 

Vir naslovne slike: https://www.flickr.com/photos/internetarchivebookimages/20218268790