Logo bio-infomedia.ro

Ciclu al hidrocarburilor necunoscut, ascuns în oceane

  • 5 februarie 2021
  • Mediu
Foto: ANASTASIA TAIOGLOU/UNSPLASH
  • În apele oceanice, oamenii de știință au descoperit un nou ciclu al hidrocarburilor de origine naturală, în principal sub formă de pentadecan, în care sunt implicate cianobacteriile.
  • Cianobacteriile Prochlorococcus și Synechococcus sunt responsabile de aproximativ jumătate din conversia globală la nivelul oceanului a energiei luminoase în materie organică (producția primară), iar experimentele de laborator au arătat că bacteriile produc pentadecan în cadrul acestui proces.

În cazul unei scurgeri de produse petroliere, de obicei organismele microscopice sunt cele care desfășoară cea mai intensă activitate de curățare. În mod surprinzător, oamenii de știință cunosc foarte puține despre mijloacele pe care aceste minuscule echipe de curățare le au la dispoziție.

Însă acum, datorită unui nou studiu, cercetătorii au descoperit un întreg nou ciclu de emisie și reciclare a hidrocarburilor de origine naturală, facilitat de o largă varietate de organisme - care ne-ar putea ajuta să înțelegem mai bine modul în care unele microorganisme au capacitatea de a curăța deversările de produse petroliere din ocean.

Doar două tipuri de cianobacterii marine adaugă anual până la de 500 de ori mai multe hidrocarburi în oceane decât totalul tuturor celorlalte surse de produse petroliere, inclusiv scurgerile naturale și deversările accidentale, a declarat Connor Love, cercetător la Universitatea Santa Barbara din California (UCSB).

Aceste hidrocarburi, în principal sub formă de pentadecan (nC15), sunt răspândite pe 40% din suprafața Pământului, iar alte microorganisme se hrănesc cu ele. Hidrocarburile sunt permanent reciclate, astfel încât doar aproximativ două tone metrice sunt prezente în apă la un moment dat.

Cianobacteria Prochlorococcus
Cianobacteria Prochlorococcus, o specie răspândită la nivel global. | Foto: LUKE THOMPSON, CHISHOLM LAB/NIKKI WATSON, MIT

În prezent, amprenta de hidrocarburi a omenirii poate fi regăsită aproape peste tot în jurul nostru. Emitem aceste molecule compuse doar din atomi de carbon și hidrogen pe numeroase căi - extragerea și utilizarea combustibililor fosili, dar și din plastic, gătit, lumânări, pictură și multe altele.

Așadar, probabil că nu ar trebui să fie o mare surpriză faptul că urmele emisiilor noastre au ascuns uriașul ciclu al hidrocarburilor care se desfășoară în mod natural în oceane.

Departe de majoritatea surselor artificiale de hidrocarburi, în apele subtropicale ale Atlanticului de Nord, sărace în nutrimente, echipa de cercetători a trebuit să poziționeze nava de cercetare în direcția vântului, astfel încât combustibilul fosil, care conține pentadecan, să nu contamineze cele șapte situri studiate. Au fost interzise gătitul, fumatul ori vopsitul pe toată perioada colectării datelor.

Înapoi în laborator, cu ajutorul cromatografiei cu gaz, oamenii de știință au putut confirma că pentadecanul din mostrele de apă marină avea origine biologică. Analizând datele, cercetătorii au descoperit că nivelurile de pentadecan au crescut odată cu abundența cianobacteiilor, iar distribuția geografică și pe verticală a hidrocarburilor se potrivea cu ecologia acestor microorganisme.

Cianobacteriile Prochlorococcus și Synechococcus sunt responsabile de aproximativ jumătate din conversia globală la nivelul oceanului a energiei luminoase în materie organică (producția primară), iar experimentele de laborator au arătat că bacteriile produc pentadecan în cadrul acestui proces.

David Valentine, de la UCSB, a explicat că, cel mai probabil, cianobacteriile folosesc pentadecanul în structura membranelor lor celulare puternic curbate, precum cele ale cloroplastelor (organitele în care are loc fotosinteza).

Ciclul pentadecanului din oceane urmărește ciclul diurn al acestor cianobacterii - migrația lor pe verticală în apă ca răspuns la modificările intensității luminii în cursul unei zile.

Împreună, aceste descoperiri sugerează că cianobacteriile constituie sursa pentadecanului de origine biologică, acest compus fiind apoi consumat de alte microorganisme, care produc dioxidul de carbon pe care cianobacteriile în utilizează pentru continuarea ciclului. Cercetătorii au identificat numeroase bacterii și archaea care s-au dezvoltat ca răspuns la adăugarea de pentadecan în mostrele studiate.

Drept urmare, oamenii de știință au verificat dacă microorganismele consumatoare de hidrocarburi pot degrada și produșii petrolieri. Ei au adăugat hidrocarburi din petrol în mostrele prelevate din zone cu deversări active de produse petroliere, din Golful Mexicului. Din nefericire, doar mostrele colectate din zonele deja expuse la hidrocarburile de origine non-biologică au conținut microorganisme care s-au înmulțit ca răspuns la prezența acestor molecule.

Testele de ADN au arătat că genele care codifică proteinele ce pot degrada aceste hidrocarburi diferă între microorganisme, cu un contrast evident între cele care consumă hidrocarburi de origine biologică și cele care consumă hidrocarburi provenite din petrol.

Am demonstrat că în oceane există un ciclul al hidrocarburilor uriaș și rapid și că acesta este distinct față de capacitatea oceanului de a răspunde la deversările de petrol, a conchis Valentine.

Cercetătorii au început să secvențieze genomul microbilor din mostrele colectate, pentru a înțelege mai bine ecologia și fiziologia creaturilor implicate în ciclul hidrocarburilor de origine biologică de pe Pământ.

Studiul a fost publicat în Nature Microbiology.

Source Sursa: www.sciencealert.com
Text: Tessa Koumoundouros



Din aceeași categorie