Sciencemag.cz
Doporučujeme
Pozemský život je založen na sloučeninách uhlíku, nicméně samotný čistý (atomární) uhlík vzniká nikoliv biologicky, ale rozkladem uhlíkatých sloučenin za vysoké teploty a tlaku bez přístupu kyslíku. Nebo při nedokonalém spalování (saze – amorfní uhlík). Nová studie ale ukazuje, že výše uvedené neplatí na 100 %. Vědci totiž objevili organismy, které dokážou produkovat i čistý uhlík.
Gunter Wegener z Brémské univerzity již více než 15 let kultivuje mikroorganismy, které k vytvoření energie využívají metan (bez přístupu kyslíku). Jedná se o archea žijící v symbióze s bakteriálními partnery. Ani jeden z partnerů nemůže z tohoto procesu získat mnoho energie, takže jejich konsorcia rostou na poměry mikroorganismů velmi pomalu – zdvojnásobí se až za několik měsíců. Vědci si před časem všimli, že tato mikrobiální společenstva jsou neobvykle tmavá, téměř černá. Část této černé hmoty se dala vysvětlit jednoduše – šlo o sulfidy kovů. Vznikají hlavně ze železa, které se přidává do kultivačního média, a sulfanu produkovaného partnerskými bakteriemi.
Wegenerovi kolegové, Kylie Allen a Robert White z Virginia Tech (USA) se nyní soustředili na zbytek černé hmoty. Část černého materiálu se nerozpouštěla v kyselinách ani zásadách. Další analýza ukázala, že jde o prakticky čistý uhlík v amorfní podobě. Když vědci krmili bakterie určitým izotopem uhlíku, ten se pak objevil i v černé hmotě, takže muselo jít o výsledek biologických procesů. „Podařilo se nám tak prokázat, že za vznik elementárního uhlíku jsou skutečně zodpovědné archea oxidující metan,“ uvádí Gunter Wegener. Dále vědci zkoumali příbuzné metanogenní archea a ukázalo se, že některé z nich produkují čistý uhlík rovněž, i když v různé míře. Kupodivu si toho doteď nikdo nevšiml.
Vůbec nevíme, jakými reakcemi uhlík přesně vzniká a jaké enzymy jsou k tomu potřeba. Rozhodně se podmínky v bakterii/kultivačním médiu podstatně odlišují od těch, při nichž vznikají saze nebo uhlí. Mohlo by jít o sadu zcela neznámých biochemických procesů.
Otázka také je, zda uhlík hraje roli čistě odpadního produktu (proč by ale výsledkem nebyl pak třeba oxid uhličitý apod.) nebo může být mikroorganismům k něčemu užitečný. Autoři výzkumu spekulují, že platí druhá možnost. Amorfní uhlík je dobrý elektrický vodič; třeba ho bakteriální společenstva používají k přenosu elektrického náboje (např. i mezi buňkami apod. – právě to by mohlo i umožňovat symbiózu archea a „pravých“ bakterií). Plus další otázka zní, kolik uhlíku takto v přírodě vzniká, třeba jde dokonce i o docela významný zdroj. (PH: Což má zase význam i pro studium uhlíkových bilancí, možná i jako metoda ukládání uhlíku atd.?)
Kylie D. Allen et al, Biogenic formation of amorphous carbon by anaerobic methanotrophs and select methanogens, Science Advances (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abg9739. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abg9739
Zdroj: University of Bremen / Phys.org
