Cudowne mikroorganizmy glebowe
Utrata amoniaku z gleby w wyniku nitryfikacji wywołanej przez organizmy glebowe okazuje się bardzo kosztowna zarówno dla rolników, jak i dla środowiska. Nitryfikacja, uważana niegdyś za wyłączną domenę bakterii autotroficznych, powoduje ubytek nawozów amoniakowych oraz produkcję silnej substancji zanieczyszczającej powietrze i gazu cieplarnianego (GHG), podtlenku azotu, które wywołują także niszczenie warstwy ozonowej. Naukowcy odkryli niedawno kolejnego sprawcę nitryfikacji, autotroficzny organizm z królestwa Crenarchaea (ostatnio przemianowany na Thaumarchaeota, co dosłownie z greckiego oznacza cud). Choć archeony hodowane są w środowiskach morskich i źródłach termalnych, żadne z nich dotychczas nie zostały wyizolowane z gleby. Istnieją jednak pośrednie dowody genetyczne uzyskane z gleby, że archealne utleniacze amoniaku przewyższają swoje bakteryjne odpowiedniki w szerokiej gamie gleb. Celem projektu "Rola mezofilicznych organizmów z królestwa Crenarchaea w nitryfikacji gleby" (Creneco) była ocena indywidualnego wkładu w utlenianie amoniaku w glebie przez bakterie i organizmy typu Thaumarchaea. Zbadano również, czy autotroficzne utlenianie amoniaku, w przeciwieństwie do heterotroficznego, jest powszechną cechą występujących w glebie Thaumarchaea. Przeprowadzono ocenę gleb występujących lokalnie na terenie Uniwersytetu w Aberdeen pod kątem występowania społeczności bakteryjnych i archealnych przy użyciu daktyloskopii genetycznej, kwantyfikacji RNA rybosomowego 16S (rRNA) i genów archealnych (genów amoA). Wzrost ilość rRNA i genów amoA w czasie nitryfikacji wskazuje, że utlenianie amoniaku przeważnie powodowane jest archeonami glebowymi, ponieważ w tym samym czasie nie istniały dowody na wzrost w społeczności bakteryjnej. Aby ocenić zasięg autotroficznej nitryfikacji archealnej, zespół projektu Creneco zbadał kluczowy gen, hcd, w ścieżce autotroficznej, nieznany w liniach heterotroficznych. Opracowano odpowiednie markery reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR) i przeprowadzono ocenę zagęszczenia hcd w dwóch rodzajach lokalnej gleby (kwasowej i neutralnej). Wzrost zagęszczenia genów w tym samym czasie co nitryfikacja dostarczył dowodów na nitryfikację archealną. Wykorzystanie dwutlenku węgla 13C wskazało również, że archeony są dominującymi środkami nitryfikującymi glebę. Wyniki projektu Creneco oznaczają, że archealne utlenienie amoniaku powinno stanowić decydujący element bieżących modeli naprzemiennej pracy węgla i azotu. Badanie to i jego kontynuacje odbiją się szerokim echem w wielu dziedzinach, w tym w rolnictwie, zdrowiu i globalnym ociepleniu, w związku z ubytkiem nawozów azotowych, zanieczyszczeniem azotanami wód gruntowych i emisją GHG.
