p Um dos biorreatores que Kartal e seus colegas usaram para cultivar células de K. stuttgartiensis no laboratório. A cor vermelha brilhante é devida à presença de proteínas do citocromo c contendo ferro nas células. As bactérias Anammox são repletas de proteínas do tipo citocromo C, incluindo as enzimas que realizam as principais reações do processo anammox, tornando as células incrivelmente vermelhas. Crédito:Boran Kartal
p O óxido nítrico é uma molécula fascinante e versátil, importante para todas as coisas vivas, bem como para o nosso meio ambiente. É altamente reativo e tóxico; é usado como uma molécula de sinalização; ele esgota a camada de ozônio da atmosfera do nosso planeta; e é o precursor do óxido nitroso do gás de efeito estufa (N
2 O). Os óxidos de nitrogênio também são poluentes descarregados com gases de exaustão, por exemplo, de motores de combustão em carros, e são prejudiciais à saúde humana. p Curiosamente, muito antes de haver oxigênio na Terra, o óxido nítrico estava disponível como um oxidante de alta energia, e pode ter desempenhado um papel fundamental no surgimento e evolução da vida na Terra. Um estudo do cientista de Max-Planck Boran Kartal e colegas agora publicado em
Nature Communications lança uma nova luz sobre as transformações microbianas desta molécula.
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Sim, eles podem - com implicações para o nosso clima
p Uma questão importante sobre o óxido nítrico permaneceu sem resposta até agora:os organismos podem usá-lo para crescer?
p Alguém poderia pensar assim, "Kartal explica, "como o óxido nítrico existe desde o surgimento da vida na Terra." Contudo, nenhum micróbio crescendo em NO foi encontrado - até agora. Kartal e seus colegas da Radboud University, na Holanda, descobriram agora que as bactérias anaeróbicas oxidantes de amônio (anammox) usam diretamente o NO para crescer. Em detalhe, esses microrganismos acoplam a oxidação de amônio à redução de NO, produzindo nada além de gás dinitrogênio (N
2 ) no processo.
p O último - a única produção de N
2 —É particularmente intrigante:Alguns micróbios convertem NO em óxido nitroso (N
2 O), que é um potente gás de efeito estufa. N
2 , em contraste, é inofensivo. Assim, cada molécula de NO que é transformada em N
2 em vez de N
2 O é uma molécula a menos que contribui para a mudança climática. "Desta maneira, bactérias anammox reduzem a quantidade de NO disponível para N
2 O produção, e reduzir a quantidade de gases de efeito estufa liberados ", Kartal explica. "Nosso trabalho é interessante para entender como a bactéria anammox pode regular o N
2 Emissões de O e NO de ecossistemas naturais e artificiais, como estações de tratamento de águas residuais, onde esses microrganismos contribuem significativamente para N
2 -liberar para a atmosfera. "
p Kuenenia stuttgartiensis , aqui visto sob um microscópio eletrônico de transmissão, é um modelo de microorganismo anammox, que cresce como células individuais. É uma espécie de água doce também encontrada em estações de tratamento de águas residuais. Crédito:Laura van Niftrik
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Repensando o ciclo do nitrogênio
p O óxido nítrico é uma molécula central no ciclo global do nitrogênio. "Essas descobertas mudam nossa compreensão do ciclo de nitrogênio da Terra. O óxido nítrico foi pensado principalmente como uma toxina, mas agora mostramos que a bactéria anammox pode ganhar a vida convertendo NO em N
2 ", diz Kartal.
p O presente estudo levanta novas questões. "Anammox, um processo microbiano globalmente importante do ciclo do nitrogênio relevante para o clima da Terra, não funciona da maneira que supúnhamos. "Além disso, outros micróbios além dos investigados aqui também podem estar usando o NO diretamente. A bactéria Anammox é encontrada em todo o planeta. "Nesse sentido, os micróbios anammox crescendo em óxido nítrico também podem estar basicamente em todos os lugares ", Kartal continua.
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Uma resposta, muitas novas questões
p Agora, Kartal e seu grupo no Instituto Max Planck em Bremen estão explorando diferentes ecossistemas de todo o mundo, a caça de microrganismos especializados em conversão de óxido nítrico. Eles querem entender melhor como os micróbios usam o NO em ambientes com e sem oxigênio. Isso provavelmente abrirá o caminho para a descoberta de novas enzimas envolvidas na transformação do óxido nítrico. "Basicamente, queremos entender como os organismos podem viver do NÃO. "
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O que é anammox?
p Anammox, abreviação de oxidação anaeróbia de amônio, é um processo microbiano globalmente importante do ciclo do nitrogênio. Ocorre em muitos ambientes naturais e artificiais. No processo, nitrito e íons de amônio são convertidos diretamente em dinitrogênio e água e nitrato.
p Anammox é responsável por aproximadamente 50% do N
2 gás produzido nos oceanos. Assim, remove grandes quantidades de nitrogênio biodisponível dos mares. Esse nitrogênio nutriente não está mais disponível para outros organismos; desta forma, o anammox pode controlar a produtividade primária oceânica.
p O processo anammox também é de interesse no tratamento de águas residuais. Remover compostos de nitrogênio com a ajuda da bactéria anammox é significativamente mais barato do que os métodos tradicionais e reduz as emissões do gás de efeito estufa CO
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