نوعی از باکتری های اقیانوس منجمد شمالی ممکن است از استون برای تبدیل کربن به غذا استفاده کند

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

یک باکتری اقیانوس منجمد شمالی که به تازگی شناسایی شده است ممکن است روشی غیرمعمول برای ساخت بلوک های ساختمانی مورد نیاز برای رشد داشته باشد. با استفاده از استون، یک ماده شیمیایی رایج در آب دریا، باکتری ها دی اکسید کربن (CO2) را در متابولیسم خود وارد می کنند و به آنها اجازه می دهد در آب هایی که مواد مغذی و مواد آلی قابل استفاده کمیاب هستند زنده بمانند.

در مطالعه‌ای که در Nature Communications منتشر شده است، محققان Concordia توضیح می‌دهند که چگونه Porticoccus arcticus در آب‌های سرد دریای بوفورت، درست در شمال یوکان در حوضه کانادا در اقیانوس منجمد شمالی زنده می‌ماند. این تیم شواهد ژنومی یافتند که جمعیت باکتری از کربوکسیلاسیون استون استفاده می کند، فرآیندی که استون و دی اکسید کربن را به ترکیباتی تبدیل می کند که می توانند وارد مسیرهای متابولیک مرکزی سلول شوند.

دیوید والش، استاد دپارتمان زیست شناسی و نویسنده مسئول مقاله می گوید: «این مطالعه دو کشف جدید را معرفی می کند. "اولین گروهی از موجودات به نام P. arcticus است که متابولیسم منحصر به فردی دارد که از کربن آلی استفاده می کند و در عین حال ظرفیت استفاده از نور را به عنوان منبع انرژی دارد. ما این فرآیند را فوتوهتروتروفی می نامیم.

"کشف دوم روشی است که ارگانیسم استون مصرف می کند تا دی اکسید کربن را نیز از جو مصرف کند. این جذب کربن معدنی با واسطه استون، کاری را که حیوانات انجام می دهند - خوردن غذا، در این مورد استون - را با کارهایی که گیاهان انجام می دهند ترکیب می کند: تثبیت CO2."

استون توسط موجودات دریایی از جمله جلبک های میکروسکوپی و از طریق واکنش های شیمیایی شامل نور خورشید و مواد آلی محلول تولید می شود. اگرچه دانشمندان روش های دیگری را برای باکتری های دریایی برای مصرف استون شناسایی کرده اند، این مطالعه شواهدی از مسیر متفاوتی در آب های قطب شمال ارائه می دهد.

تجزیه و تحلیل ژنتیکی نشان می دهد که P. arcticus با زندگی در نزدیکی سطح اقیانوس سازگار شده است. در برخی مکان‌ها، 9 درصد از باکتری‌های شناسایی‌شده را تشکیل می‌دهد و آن را به عضوی مهم از جامعه میکروبی قطب شمال تبدیل می‌کند.

محققان خاطرنشان کردند که ژنوم نسبتا کوچک این باکتری شامل مجموعه کاملی از ژن‌های مورد نیاز برای کربوکسیلاسیون استون و همچنین ژن‌های متعددی برای پروتئین‌های حساس به نور به نام پروتئورودوپسین است که به سلول‌ها در گرفتن انرژی از نور خورشید کمک می‌کند.

تجزیه و تحلیل ها نشان داد که ژن های دخیل در هر دو پردازش استون و جذب نور از فعال ترین ارگانیسم ها هستند. محققان می گویند این ویژگی ها ممکن است به باکتری اجازه دهد از نور خورشید برای انرژی استفاده کند و در عین حال منبع کربن خود را از طریق متابولیسم استون و جذب دی اکسید کربن تکمیل کند.

والش می گوید: «ترکیب ژنومی این موجودات ما را به بازسازی انواع مختلف انرژی و متابولیسم کربنی که وجود دارد، سوق داد. "به این ترتیب بود که ما این مجموعه بسیار خاص از ژن‌های مرتبط با استفاده از استون را یافتیم که غیرمنتظره بود. ما متوجه شدیم که ژن‌های موجودات زنده به ما درباره چیزی می‌گویند که ما گمان نمی‌بردیم در یک اکوسیستم اتفاق می‌افتد. این تعجب‌آور بود، زیرا ما فعالانه به دنبال باکتری تجزیه‌کننده استون نبودیم که بتواند از نور استفاده کند."

والش نمی داند پیامدهای گرم شدن اقیانوس منجمد شمالی برای P. arcticus چیست، اگرچه تغییر شرایط یخ دریا می تواند با تأثیر بر نور خورشید و در دسترس بودن استون بر توزیع آینده این باکتری تأثیر بگذارد.

تیم تحقیقاتی همچنین به دنبال شواهدی از این نوع رفتار در سایر اقیانوس ها و همچنین در جمعیت های باکتریایی آب شیرین خواهد بود.

سوزان مک‌لاتچی و همکاران، شواهدی از مسیر کربوکسیلاسیون استون در باکتری‌های فوتوهتروتروف از اقیانوس منجمد شمالی، Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-78082-y

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →