Sciworthy

Tudományos cikkek a tudáskeresők számára.

Az emberek oxigén belélegzésével és szén-dioxid felszabadításával élnek túl, míg a növények szén-dioxid befogadásával és oxigén felszabadításával. Gondolt-e valaha arra, hogy bármi teljesen más kémiai reakcióból élhet? A kutatók nemrégiben felfedeztek egyfajta baktériumot a Fekete-tengeren (Kelet-Európa közelében), amely oxigén hiányában túlél kén és mangán bevitelével.

A mikroorganizmusok mikroszkopikus életformák, például baktériumok. Sokféle körülmények között élhetnek, például rendkívül meleg vagy hideg hőmérsékleten, nagyon savas medencékben és oxigén nélküli környezetben. A tudósok régóta elmélete szerint egy mikroorganizmus túlélhet szulfid és a fém-mangán használatával, bár ezt senki sem tudta bizonyítani. Ez azonban a Fekete-tenger új felfedezése alapján most megváltozott.

A Fekete-tenger több réteggel rendelkezik, különböző tulajdonságokkal. A víz felső rétege érintkezésben van a levegővel, ezért fel van oldva oxigénnel. Az alsó réteg egy kénforrás közelében van, és így fel van töltve egy oldott kénvegyülettel, az úgynevezett szulfiddal. Között van egy réteg, amelyből hiányzik a szulfid és az oxigén is. Ez a réteg az MnO2 kémiai képletű mangán-oxid nevű ásvány apró részecskéit tartalmazza. Bár ennek a rétegnek a körülményei nem tűnhetnek kedvezőnek az élő szervezetek számára, itt találták meg az életet.

A kutatók vízmintát vettek ennek a rétegnek és az alsó szulfidréteg határának közeléből, ahol szulfid volt jelen, de oxigén nem. Lezárt, MnO2-val teli légmentesen lezárt palackba zárták, és napi dózisban kénhidrogént (H2S) adtak neki, amely a vízben található kén formája. Megpróbálták a kén egy másik formáját, az úgynevezett tioszulfátot (S2O3 2-), mert nem toxikus és könnyebb vele dolgozni.

Az eredmény egy új baktériumfaj növekedése volt: Sulphurimonas marinigri . Ez a mikroorganizmus autotróf, ami azt jelenti, hogy szénét (ételt) a levegőben lévő szén-dioxidból nyeri. Ez némileg olyan, mint a növények, amelyek táplálékukat is a levegőből kapják, de ellentétben az emberekkel, akiknek a túléléshez más növényeket és állatokat kell enniük.

A kutatók további kísérleteket is végeztek. Megállapították, hogy a tioszulfát helyett folyamatosan kénhidrogén hozzáadása további növekedést eredményezett. A szervezet nem használhatta a vasat a növekedéshez, annak ellenére sem, hogy a vas a Fekete-tengerben gyakori.

Ezen információk felhasználásával a kutatók a következő reakciót állították össze, hogy megmagyarázzák a szervezet túlélését.

mangán-oxid + tioszulfát + hidrogénion → oldott mangán + szulfát + víz

Vagy kiegyensúlyozott egyenletként írva (emlékszel erre a kémiaóráról?):

A bal oldalon látható, hogy a szervezet mit vesz fel az élethez szükséges energia előállításához, a jobb oldalon pedig azt, hogy mit eredményez ennek eredményeként. Ez a folyamat nagyon hasonlít az oxigén belélegzéséhez és a szén-dioxid belélegzéséhez.

Miközben növekszik ezen a reakción, Sulphurimonas marinigri mangánt tartalmazó ásványi kalcium-karbonát szokatlan formáját állította elő. Ennek az ásványnak a kémiai képlete az Mn (Ca) CO3, és a Fekete-tengerben található meg. A szerzők arról is beszámolnak, hogy a Sulphurimonas hidrotermális nyílások közelében és tengeri üledékekben találhatók, ahol hasonló mangán-karbonát-ásványokat hozhatnak létre.

Tehát mi olyan fontos ebben az új mikrobában? Ezek a megállapítások megteszik Sulphurimonas marinigri az első szervezet, amelyet felfedeztünk, hogy szulfid és mangán-oxid alkalmazásával él, és bebizonyítja, hogy az élet létezhet olyan energiaforrások felhasználásával, amelyek korábban nem voltak ismertek.

Tanulmányi információk

Tanulmány megjelent: 2019. június 18

A tanulmány szerzője (i): Jan V. Henkel, Olaf Dellwig, Falk Pollehne, Daniel P. R. Herlemann, Thomas Leipe és Heide N. Schulz-Vogt

A tanulmányt itt végezték:: Balti-tenger Kutató Intézet (Németország)

A tanulmányt finanszírozta:

Nyers adatok elérhetősége:

Kiemelt képi jóváírás: Creative Commons fotók