Первые свидетельства биологического производства углерода вызывают больше вопросов, чем ответов.
Международная группа ученых утверждает, что выявила две группы глубоководных микробов, которые производят аморфный углерод, разновидность элементарного углерода. "Это первое сообщение о производстве аморфного углерода каким-либо организмом на Земле", - говорит биохимик из Virginia Tech и соавтор статьи Роберт Уайт, добавляя, что команда "очень заинтересована в возможных последствиях этого для углеродного цикла". "Мы никогда не думали, что аморфный углерод может быть произведен живыми организмами из-за обычно экстремальных химических реакций, которые необходимы для его образования", - добавляет он.
Элементарный углерод существует во множестве различных форм, от кристаллических алмазов, образующихся при высоком давлении и температуре, до черного, порошкообразного аморфного углерода в саже. Во всех ранее известных случаях его синтез был абиотическим, сообщает Chemistry World. Однако в статье, опубликованной в журнале Science Advances, описывается элементарный углерод, который был выработан микробами из глубоководных морских отложений.
Первоначально эти микроорганизмы были собраны в период с 2003 по 2009 год и культивировались в течение нескольких лет, чтобы глубже понять биохимические процессы организмов, живущих в морских глубинах. Среди изученных микробов были представители двух групп микроорганизмов: метаногены, которые в процессе дыхания вырабатывают метан вместо углекислого газа, и анаэробные метанотрофы, которые потребляют метан в качестве источника углерода. Обе группы процветают в среде с низким содержанием кислорода, например, в гидротермальных источниках в Калифорнийском заливе и глубоководных грязевых вулканах в Средиземном море, откуда исследователи брали свои образцы.
Когда исследователи культивировали эти микроорганизмы, то обнаружили, что они производят черные вкрапления, которые, как они сначала подумали, могли быть металлическими отложениями. Но спектроскопия показала, что этот материал является чистым углеродом, что подтвердили последующие анализы. Ведущий автор Кайли Аллен отмечает, что пока неясно, зачем организмы производят аморфный углерод. Они могут синтезировать его непосредственно для каких-то целей или как побочный продукт жизненно важного процесса; "мы пока не знаем, для чего именно. Это то, что мы действительно хотим выяснить в будущем", - говорит она.
Авторы статьи предполагают, что аморфный углерод может играть роль в защите микробов от токсинов или служить проводящим элементом для переноса электронов. "Элементарный углерод - хороший проводник электричества. Углерод может быть ключом к симбиозу между археями и их партнерами", - предполагает соавтор работы, морской микробиолог Гюнтер Вегенер. "Также совершенно неясно, сколько элементарного углерода образуется микроорганизмами в природе и где он находится", - отмечает он.
Ответы на вопросы о природе и объеме производства углерода могли бы помочь прояснить, оказывают ли эти организмы заметное влияние на глобальный углеродный цикл. Возможно, учитывая относительно нереактивную природу аморфного углерода и расположение этих микроорганизмов на дне моря, большая часть производимого ими углерода остается в глубинах океана, выступая в качестве поглотителя углерода. Но, подчеркивает Аллен, любые выводы такого рода еще очень далеки.
