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Apport d’azote dans l’océan ancien

Bactéries de soufre violet dans le lac Cadagno d’eau douce (panneaux supérieurs, vert et violet), activité de fixation d’azote à cellule unique mesurée à l’aide de nanoSIMS (panneaux inférieurs, les couleurs chaudes indiquent une activité élevée). Crédit : Institut Max Planck de microbiologie marine/M. philippe

On a longtemps supposé que les cyanobactéries étaient principalement responsables de la fixation de l’azote dans la Terre primitive, rendant l’azote disponible pour la biosphère. Des chercheurs de l’Institut Max Planck de microbiologie marine à Brême, en Allemagne, ont maintenant montré que les bactéries de soufre violet auraient pu apporter une contribution significative à la fixation de l’azote dans les conditions prévalant dans les océans primaires.


L’azote est vital pour toute vie : il fait partie des protéines, des acides nucléiques et d’autres structures cellulaires. Ainsi, il était crucial pour le développement précoce de la vie sur Terre de pouvoir convertir le diazote gazeux de l’atmosphère en une forme biodisponible – l’ammonium. Cependant, on ne sait pas qui a effectué cette soi-disant fixation d’azote dans la Terre primitive et à l’aide de quelle enzyme. Aujourd’hui, des chercheurs de l’Institut Max Planck de microbiologie marine de Brême ont montré que dans des conditions arides similaires à celles du Protérozoïque océan, qui est un groupe de bactéries L’azote peut être fixé avec une grande efficacité.

Un “petit océan d’organismes primitifs” dans les Alpes suisses

Parce que l’océan protérozoïque ne peut pas être étudié directement, les chercheurs Miriam Philippi et Katharina Kitzinger de l’Institut Max Planck de Brême et leurs collègues l’ont remplacé par un habitat contemporain similaire : le lac alpin de Cadagno en Suisse. Contrairement à la plupart des autres lacs, le lac Cadagno est stratifié en permanence, ce qui signifie que les couches d’eau supérieure et inférieure ne se mélangent pas.

mauve allumettes Les bactéries vivent dans la zone de transition entre la couche oxygénée supérieure, la couche anoxique inférieure et la couche sulfurique. Là, ils effectuent la photosynthèse et l’oxydation du soufre. “La découverte de fossiles de ce groupe de micro-organismes montre qu’ils vivaient réellement sur notre planète il y a au moins 1,6 milliard d’années, pendant l’ère protérozoïque”, a déclaré Felipe, le premier auteur de l’étude. « Et puis ce Lac Ces bactéries représentent un système qui ressemble à l’océan primordial à bien des égards. « Donc, c’est un choix parfait pour en savoir plus sur les opérations sur Terre dès le début.

Apport d'azote dans l'océan ancien

Les sources salées au fond du lac empêchent le mélange, stabilisant les couches. Les compteurs supérieurs contiennent de l’oxygène mais peu de nutriments. La couche inférieure est hypoxique et riche en sulfure, créant une couche intermédiaire stable avec de très forts gradients de concentration d’oxygène et de sulfure. Ici, les bactéries du soufre violet utilisent l’énergie solaire pour oxyder le sulfure et fixer l’azote. Crédit : Myriam Felipe

Les bactéries du soufre violet fixent l’azote

À l’aide d’une combinaison d’analyses biogéochimiques et moléculaires, Felipe et ses collègues ont découvert que les bactéries sulfureuses violettes du lac Cadagno fixent très efficacement l’azote. La fixation de l’azote est la conversion de l’azote gazeux, qui n’est pas très réactif, en composés azotés que de nombreux organismes peuvent utiliser, comme les algues. « À notre connaissance, il s’agit de la première preuve directe de la fixation de l’azote par les bactéries du soufre violet dans la nature », a expliqué la co-auteure Katharina Kitzinger.

“Nous avons découvert qu’ils utilisent l’enzyme la plus courante de nos jours, la molybdène nitrogénase, pour ce faire. Bien que cette enzyme ne soit pas rare, nous avons été très surpris de la trouver dans le lac de Cadagno.” En effet, il y a très peu de molybdène dans l’eau – tout comme dans l’océan protérozoïque, ce qui amène les chercheurs à croire que l’azote non molybdène a prévalu sur Terre très tôt. “Nous savons maintenant que la nitrogénase de molybdène fonctionne très efficacement, même à de faibles concentrations de molybdène.”

“Nous fournissons donc la première indication que les bactéries de soufre violet peuvent être en partie responsables de cela.” azote Installation dans l’océan primordial “Philippe a continué”. Jusqu’à présent, il était généralement admis que les cyanobactéries effectuaient la plupart des Fixation de l’azote Puis. Nous avons montré que le rôle des bactéries de soufre violet dans ce processus a probablement été sous-estimé. »

L’étude a été publiée dans Connexions naturelles.


Un processus microbien d’importance mondiale caché sur les particules marines


Plus d’information:
Miriam Philippi et al, Les bactéries de soufre pourpre réparent N2 via la molybdène-nitrogénase dans un analogue périphérique à faible teneur en molybdène, Connexions naturelles (2021). DOI : 10.1038 / s41467-021-25000-z

Introduction de
Société Max Planck

la citation: Apports d’azote dans l’océan antique (2021, 6 août) Récupéré le 6 août 2021 sur https://phys.org/news/2021-08-nitrogen-ancient-ocean.html

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Delphine Perrault

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