MISO: Як мікроби «дихають іржею», рятуючи океани від токсичного сірководню

Міжнародна команда дослідників, очолювана мікробіологами Марком Мусманном та Александром Лоєм з авторитетного Віденського університету, здійснила важливе відкриття, яке змінює наше уявлення про біогеохімічні процеси. Вони виявили раніше невідомий біологічний механізм, що відіграє критичну, навіть фундаментальну, роль у глобальних циклах елементів Землі. Цей новий метаболічний шлях отримав назву MISO (Microbial Iron Sulfide Oxidation), що означає мікробне окислення сульфіду заліза. Суть процесу є подвійною і надзвичайно корисною: мікроорганізми отримують необхідну життєву енергію, використовуючи тверді мінерали заліза як джерело живлення, і водночас вони ефективно нейтралізують високотоксичний сірководень, очищаючи навколишнє середовище, особливо морські глибини.

Вчені довели, що взаємодія між отруйним сірководнем та твердими сполуками оксиду заліза(III) — речовиною, яку ми зазвичай називаємо звичайною «іржею» — є набагато складнішою, ніж вважалося. Це не просто пасивна хімічна реакція, що відбувається без участі живих організмів, а активний, живий біологічний процес, керований мікробами. Мікроорганізми MISO, як-от *Desulfovibrio alkaliphilus*, продемонстрували унікальну здатність буквально «дихати залізом», використовуючи його для життєдіяльності. Вони здійснюють трансформацію небезпечного сульфіду у відносно безпечний сульфат. Примітно, що швидкість, з якою вони виконують цю роботу, вражає: вони роблять це удесятеро швидше, ніж цей процес відбувається у повністю абіотичному (неживому) середовищі. Ці надзвичайно адаптивні форми життя процвітають у специфічних умовах. Їхнє середовище існування — це анаеробні зони, зокрема вологий ґрунт та глибокі морські донні відкладення, де кисню критично бракує. Проте, завдяки залізу, життя все одно знаходить собі шлях для існування і процвітання.

Метаболічний механізм MISO є ключовим для виживання цих мікробів. Він забезпечує їх необхідною енергією для росту та розмноження, поєднуючи відновлення заліза(III) з окисленням сірководню. За своєю функціональністю це можна порівняти з тим, як рослини використовують енергію сонячного світла для здійснення фотосинтезу, перетворюючи неорганічні речовини на життєву силу. Завдяки цій унікальній метаболічній функції, мікроорганізми MISO тісно пов’язують між собою глобальні цикли сірки, заліза та вуглецю. Таким чином, ці невидимі істоти виступають у ролі невидимих архітекторів кліматичної рівноваги нашої планети, маючи значний і часто недооцінений вплив на біогеохімічні процеси Землі.

Дослідники провели ретельну оцінку екологічного впливу цього процесу, особливо в морських екосистемах. Їхні розрахунки показали, що активність бактерій MISO може відповідати за окислення значної частки — до 7% усього глобального сульфіду, присутнього в морських осадах. Це підтверджує їхню критичну роль як потужного природного буфера. Вони ефективно запобігають розширенню так званих «мертвих зон» в океанах. Ці зони є бескисневими ділянками, де через накопичення токсичного сірководню зникає більшість складних форм життя, що становить серйозну загрозу для морської екології та біорізноманіття. Діяльність MISO допомагає підтримувати баланс, необхідний для існування океанічного життя.

Важливість цього відкриття для розуміння планетарних процесів та стійкості екосистем важко переоцінити. Коментуючи результати роботи, один із керівників дослідження, Александр Лой, підкреслив: «Це відкриття демонструє метаболічну винахідливість мікробів та їхню незамінну роль у формуванні глобальних біогеохімічних циклів. Ми часто недооцінюємо, наскільки сильно мікросвіт впливає на макропроцеси, які визначають стан нашої планети».

Результати цієї фундаментальної наукової роботи, що проливає світло на життєдіяльність мікроорганізмів у безкисневих середовищах, були опубліковані у високорейтинговому науковому журналі Nature. Відкриття процесу MISO відкриває нові обрії для вивчення механізмів планетарної стійкості та здатності Землі до саморегуляції. Воно слугує яскравим і переконливим нагадуванням про те, що навіть невидиме оку життя бере активну участь у складній симфонії балансу, яку ми називаємо Живою Землею, і є невід’ємною частиною цієї гармонії.