מחקר פורץ דרך חושף כיצד מיקרואורגניזמים מחמצנים אמוניה מתקיימים במקביל על ידי העדפת מקורות חנקן שונים, מקדם באופן משמעותי את הבנתנו את מחזור החנקן העולמי ומציע אסטרטגיות חדשות להפחתת זיהום סביבתי הקשור לחנקן.
מחקר בראשות אוניברסיטת אוקלהומה משפר את ההבנה המדעית של חמצון אמוניה.
עוזר פרופסור ווי צ'ין מאוניברסיטת אוקלהומה הוביל מחקר חדש שמשנה מהותית את ההבנה של חמצון אמוניה, מרכיב מרכזי במחזור החנקן העולמי. מחקר זה פורסם לאחרונה בכתב העת מיקרוביולוגיה של הטבע.
מיקרואורגניזמים מחמצני אמוניה, הנקראים בדרך כלל AOM, משתמשים באמוניה לאנרגיה וגורמים לחמצון השנתי של כ-2.3 טריליון קילוגרמים של חנקן באדמה, במים מתוקים, בתת הקרקע ובמערכות אקולוגיות מעשה ידי אדם. שאלה מרכזית אחת שנותרה ללא מענה במשך עשרות שנים היא כמה שושלות שונות של AOM מִין מתקיימים במקביל באותה סביבה: האם הם מתחרים על אמוניה או משתמשים בתרכובות חלופיות אחרות לצרכי האנרגיה שלהם?
"השושלות השונות של AOM גדלות בו-זמנית באותה סביבה ונחשבו כי הן מתחרות בעיקר על אמוניה", אמר צ'ין. "המחקר השיתופי שלנו התמקד בקביעה מדוע וכיצד שושלות אלו המשמרות מטבולית מסוגלות להתקיים במקביל ללא תחרות ישירה על חנקן אנאורגני (אמוניה), ובחנו את היכולות שלהם להשתמש בחנקן אורגני (אוריאה) במקום זאת."
תפקידה של אוריאה בגיוון AOM ובדו קיום
יותר ממחצית ממיני ה-AOM הסתגלו לנצל אוריאה, תרכובת חנקן אורגנית זמינה נרחבת המהווה כ-40 אחוזים מכלל החנקן בדשנים, כמקור אנרגיה חלופי. תהליך זה, לעומת זאת, מחייב את AOM להשתמש באנרגיה נוספת מכיוון שאוריאה היא מבנה מולקולרי מורכב יותר ויש לפרק אותו לאמוניה בתוך תאי AOM לפני ניצול נוסף. ביודעו זאת, הצוות השיתופי של Qin ביקש להבין כיצד AOM רוכש ומטבול אמוניה ואוריאה כאשר שניהם זמינים בו זמנית.
"תמיד קראנו לאוריאה מצע חלופי לאמוניה", אמר צ'ין. "עכשיו, אנו מבינים ששושלת עיקרית של AOM למעשה מעדיפה אוריאה ומדחיקה את השימוש באמוניה כאשר אוריאה קיימת. תגלית זו מערערת על הנחות דומיננטיות שנמשכו יותר מ-100 שנים מאז גידול המין הראשון של AOM".
ממצאי המחקר מראים ששושלות AOM שונות משתמשות באסטרטגיות רגולטוריות שונות לניצול אמוניה או אוריאה, ובכך ממזערות את התחרות הישירה זו בזו ומאפשרות דו קיום. העדפות דיפרנציאליות אלו חושפות מגוון ביולוגי פיזיולוגי נסתר ויש להן השלכות בעולם האמיתי שיש לחקור עוד יותר.
"ה-AOM מייצר או חנקה, שזולג למי התהום ולגופי המים הסובבים, וגורם לאאטרופיקציה, או חמצן דו חנקני, שהוא גז חממה רב עוצמה", אמר צ'ין. "ברגע שנאשר אילו שושלות AOM מעדיפות אוריאה, נוכל לחקור את התרומה שלהן לשטיפה של חנקות ולהפקת גזי חממה בסביבה. זה הכרחי לפיתוח גישות בנות קיימא ומעשיות להפחתת מזהמי חנקן אלו במערכות אקולוגיות טבעיות ומהונדסות. זה כנראה יהיה המוקד של מחקר עתידי".
