Tim istraživača sa Univerziteta Nebraska-Lincoln identifikovao je mikroorganizme koji igraju značajnu ulogu u globalnom ugljeničnom ciklusu. Ovo otkriće pruža nove uvide u protok ugljenika kroz životnu sredinu i može imati ključne posledice za održivi razvoj bioenergije.
Njihova studija, objavljena u časopisu Communications Earth & Environment, pokazuje da metanogeni mikroorganizmi, prisutni u okruženjima sa niskim nivoom kiseonika – poput jezera, močvara, vodonosnika i permafrosta – mogu koristiti vodonik za rast i istovremeno rastvarati kalcijum karbonat, jedan od najčešćih minerala na Zemlji. Ovaj proces proizvodi metan, koji je istovremeno biogorivo i gas sa efektom staklene bašte.
„Ovo je jedna od prvih demonstracija mikrobnog rastvaranja kalcijum karbonata na višim pH vrednostima,“ izjavila je Karrie Veber, profesor bioloških nauka i geonauka, koja je vodila istraživanje zajedno sa Nicole Fiore, bivšom diplomiranom studentkinjom.
Izazov tradicionalnim shvatanjima o stabilnosti karbonata
Tradicionalno se smatralo da su karbonatni minerali, koji sadrže oko 80% ugljenika na Zemlji, stabilni na povišenim nivoima pH. Međutim, novo istraživanje pokazuje da bi pod određenim uslovima sekvestrirani ugljenik mogao biti oslobođen i pretvoren u metan. Ovo otkriće otvara pitanja o dugoročnoj stabilnosti podzemnih rezervoara ugljenika i potencijalnom uticaju metanogenih mikroba na njih.
„Ako razmatramo strategije skladištenja ugljenika, moramo uzeti u obzir prisustvo metanogena i njihovu sposobnost da preokrenu proces sekvestracije ugljenika,“ istakla je Fiore.
Kako su istraživači došli do otkrića?
Tim je započeo istraživanje uzorkovanjem blata iz alkalnog močvarnog tla u Lincolnu, gde su očekivali prisustvo metanogena. Da bi testirali sposobnost ovih mikroba da rastvaraju karbonate, naučnici su stvorili posebne laboratorijske uslove sa vodonikom i kalcijum karbonatom, pri čemu su eliminisali druge organizme koji ne mogu koristiti karbonate.
Upotrebom metagenomike, istraživači su otkrili mikrobnu zajednicu koja je preživela ovaj proces. Vizuelizacija mikroba uz pomoć laserskog mikroskopa Nebraska (CARS mikroskop) pokazala je da su mikrobi direktno pričvršćeni za površinu karbonatnih minerala, što potvrđuje njihovu ulogu u rastvaranju minerala.
Da bi isključili mogućnost da se karbonati rastvaraju zbog promene pH vrednosti, tim je pažljivo kontrolisao kiselost sredine, čime su dokazali da je proces rezultat mikrobnog metabolizma, a ne hemijske reakcije.
Potencijal za bioenergiju i buduća istraživanja
Ovo otkriće ima značajne implikacije na polje bioenergije. Naučnici su sve više zainteresovani za prirodni vodonik kao izvor čistog goriva, a Nebraska je dom prve bušotine u SAD-u koja je pronašla prirodni vodonik.
„Važno je razumeti kako mikrobni procesi mogu uticati na podzemne rezerve vodonika,“ rekla je Veber.
Sledeći korak u istraživanju biće identifikacija drugih karbonatnih minerala koje metanogeni mogu rastvarati, kao i traženje biosignatura koje ukazuju da se ovaj proces dešava u prirodi, a ne samo u laboratoriji.
„Ovo je lokalno istraživanje sa globalnim značajem,“ zaključila je Veber.
Među autorima studije su i Ksi Huang, profesor električnog inženjeringa, Nicole Buan, profesor biohemije, te istraživači iz američkog Ministarstva poljoprivrede.
