Значительную часть неорганического углерода, растворенного в темной части океана, используют для своих нужд бактерии из плохо охарактеризованной группы Nitrospinae. Эти бактерии получают энергию, окисляя соединения азота, поясняют ученые в статье, опубликованной в Science. Ранее считалось, что на большой глубине преимущественно обитают археи.

Океан активно участвует в переработке углекислого газа из атмосферы. Растворенный в воде неорганический углерод постепенно осаждается в виде карбоната кальция или фиксируется автотрофными организмами. В освещенной части океана, которая простирается максимум на двести метров в глубину, основными потребителями неорганического углерода являются фотосинтезирующие водоросли. Однако подавляющая часть океана лишена доступа к солнечному свету, и там распространены хемотрофные микроорганизмы, которые получают энергию преимущественно путем окисления соединений серы и азота. Как показали ученые из Океанической лаборатории Бигелоу (США), эти организмы также вносят значительный вклад в фиксацию растворенного неорганического углерода.

Микроорганизмы, обитающие в темной части океана, плохо поддаются культивированию, поэтому об их разнообразии и метаболизме можно судить только по ДНК. Исследователи воспользовались новой технологией секвенирования ДНК отдельных клеток и проанализировали три с половиной тысячи индивидуальных геномов микроорганизмов из 39 глубоководных образцов, взятых в разных местах северной части Атлантического океана.

Оказалось, что самой представленной группой в темной части океана (на глубине до двух километров) являются бактерии Nitrospinae. Эти бактерии плохо охарактеризованы, и до сих пор ученым был известен только один вид Nitrospina gracilis, который удалось вырастить в лабораторных условиях.

Нитробактерии, помеченные флуоресцентной меткой (слева), фиксируют значительное количество радиоактивного углерода (справа). Maria G. Pachiadaki et al / Science 2017

Судя по представленному в геноме ферменту оксидоредуктазе, Nitrospinaе *получают энергию, окисляя нитриты (NO₂^-) до нитратов (NO₃^-). Всего нитрит-окисляющие бактерии составили почти пять процентов от всех исследованных микроорганизмов мезопелагеали (срединной части океана глубиной около километра). До этого самой распространенной группой в этой части океана считались археи *Thaumarchaeota, которые окисляют аммоний (NH₃⁺) до нитрит-иона.

Судя по отсутствию в геномах нитробактерий транспортеров углеводов, источником углерода для этих бактерий являются не готовые органические соединения, а углекислый газ. Ген АТФ-цитратлиазы — главного фермента обращенного цикла трикарбоновых кислот, при помощи которого фиксируют CO2 многие «темновые» бактерии, указал на то, что *Nitrospinaе *также усваивают углерод по этому пути.

Чтобы выяснить объем фиксации углерода нитробактериями, исследователи провели эксперимент с радиоактивно меченым углеродом, с которым проинкубировали свои образцы океанской воды. Для того, чтобы отделить Nitrospinaе от остальных микроорганизмов в растворе, их ДНК in vivo пометили флуоресцентной меткой. Оказалось, что нитробактерии усваивают от 10 до 43 процентов растворенного неорганического углерода в зависимости от того, с какой глубины они были выловлены (чем глубже, тем меньше уровень фиксации).

Ранее мы рассказывали, что бактерии путем фиксации неорганического железа внесли основной вклад в формирование докембрийских отложений железистых кварцитов. А в круговороте углерода немалую роль, как оказалось, играют фьорды — несмотря на то, что они составляют всего 0,1 процент от площади мирового океана, фьорды сосредотачивают в себе одну десятую всех органических отложений углерода ежегодно.

Автор: Дарья Спасская