Článek
Výzkumný tým Northwesternské univerzity poprvé sledoval cesty směsi rostlinného odpadu, jak prochází metabolismem bakterií a přispívá k tvorbě atmosférického CO2. Výzkumníci zjistili, že mikrobi vydechují třikrát více CO2 z uhlíků ligninu (necukerné aromatické jednotky) ve srovnání s uhlíky celulózy (glukózové cukerné jednotky), které obě dodávají strukturu a podporu buněčným stěnám rostlin.
Uhlíky cukrů v celulóze putovaly například glykolytickou a pentózo-fosfátovou cestou. Tyto dráhy vedou k metabolickým reakcím, které přeměňují strávené látky na uhlíky pro tvorbu DNA a proteinů, z nichž se vytváří vlastní biomasa mikrobů. Ale aromatické, necukerné uhlíky z ligninu putovaly jinou cestou - přes cyklus kyseliny trikarboxylové.
„Cyklus kyseliny trikarboxylové existuje ve všech formách života,“ řekla Ludmilla Aristildeová z Northwesternské univerzity. „Existuje u rostlin, mikrobů, zvířat i lidí. Tento cyklus sice také produkuje prekurzory pro bílkoviny, ale obsahuje několik reakcí, při nichž vzniká CO2. Většina CO2, který se dýchá při metabolismu, pochází z této dráhy.“
Množství uhlíku, které je uložené v půdě, je asi desetkrát větší než množství, které je v atmosféře.
„To, co se pak stane s touto zásobou v budoucnu, může mít obrovský dopad na naši planetu. Mikrobi mohou tento uhlík uvolnit a přeměnit ho na atmosférické CO2. Proto je obrovský zájem o pochopení, jak metabolizují rostlinný odpad. S rostoucí teplotou bude v půdě k dispozici více organické hmoty různých typů. To bude mít vliv na množství CO2, které se uvolní v důsledku mikrobiální činnosti.“
Ne všechny cesty jsou stejné
Tým Aristildové vytvořil podmínky, jakému jsou bakterie vystavené v přirozeném prostředí. Aby pak mohli sledovat, jak se různé rostlinné deriváty pohybují v metabolismu bakterií, označili vědci jednotlivé atomy uhlíku izotopovými značkami.
„Izotopové značení nám umožnilo sledovat atomy uhlíku specifické pro jednotlivé typy sloučenin uvnitř buňky. Sledováním uhlíkových stop jsme byli schopni zachytit jejich cesty v metabolismu. To je důležité, protože ne všechny cesty jsou z hlediska produkce oxidu uhličitého stejné,“ řekla Aristildeová.
Rozšíření zjištění
Po sledování cest metabolismu provedl tým kvantitativní analýzu, aby určil množství CO2 vyprodukovaného z různých typů rostlinné hmoty.
Po konzumaci směsi rostlinné hmoty produkovali mikrobi třikrát více CO2 z uhlíků pocházejících z ligninu než z uhlíků pocházejících z celulózy.
V prvních experimentech Aristildeová a její tým použili Pseudomonas putida, běžnou půdní bakterii s všestranným metabolismem. Vědci byli zvědaví, zda se jejich zjištění vztahují i na jiné bakterie, a proto prostudovali údaje z předchozích experimentů ve vědecké literatuře. Zjistili, že stejný vztah, který objevili mezi rostlinnou hmotou, metabolismem a CO2, se projevil i u jiných půdních bakterií.
Výzkum byl zveřejněn v úterý (11. června) v časopise Environmental Science & Technology s otevřeným přístupem. Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS.
