Anaerob oxidation av metan
Anaerob oxidation av metan ( AOM ) är en metanförbrukande mikrobiell process som sker i anoxiska marina och sötvattensediment . AOM är känt för att förekomma bland mesofiler , men också hos psykrofiler , termofiler , halofiler , acidofiler och alkofiler. Under AOM oxideras metan med olika terminala elektronacceptorer såsom sulfat , nitrat , nitrit och metaller , antingen ensamt eller i syntrofi med en partnerorganism.
Kopplad till sulfatreduktion
Den övergripande reaktionen är:
- CH 4 + SO 4 2− → HCO 3 − + HS − + H 2 O
Sulfatdrivet AOM förmedlas av ett syntrofiskt konsortium av metanotrofa arkéer och sulfatreducerande bakterier . De bildar ofta små aggregat eller ibland voluminösa mattor. Den arkeala partnern förkortas ANME, vilket står för "anaerobic metanotroph ". ANME är mycket nära besläktade med metanogena arkéer och nyare undersökningar tyder på att AOM är en enzymatisk reversering av metanogenes . Det är fortfarande dåligt förstått hur de syntrofiska partnerna interagerar och vilka mellanprodukter som utbyts mellan arkeal- och bakteriecellen. Forskningen om AOM hindras av att de ansvariga organismerna inte har isolerats. Detta beror på att dessa organismer visar mycket långsam tillväxthastighet med en minsta fördubblingstid på några månader. Otaliga isoleringsinsatser har inte lyckats isolera en av de anaeroba metanotroferna, en möjlig förklaring kan vara att ANME archaea och SRB har en obligatorisk syntrofisk interaktion och därför inte kan isoleras individuellt.
I bentiska marina områden med kraftiga metanutsläpp från fossila reservoarer (t.ex. vid kalla sippor , lervulkaner eller gashydratavlagringar ) kan AOM vara så hög att kemosyntetiska organismer som filamentösa svavelbakterier (se Beggiatoa ) eller djur (musslor, rörmaskar) med symbiont sulfidoxiderande bakterier kan frodas på de stora mängder vätesulfid som produceras under AOM. Bikarbonatet (HCO 3 − ) som produceras från AOM kan (i) bindas i sedimenten genom utfällning av kalciumkarbonat eller så kallade metan-härledda autentiska karbonater och (ii ) frigöras till den överliggande vattenpelaren. Metan-härledda autentiska karbonater är kända för att vara de mest 13 C-utarmade karbonaterna på jorden, med δ 13 C-värden så låga som -125 per mil PDB rapporterade.
Kopplad till nitrat- och nitritreduktion
De övergripande reaktionerna är:
- CH 4 + 4 NO 3 − → CO 2 + 4 NO 2 − + 2 H 2 O
- 3 CH 4 + 8 NO 2 − + 8 H + → 3 CO 2 + 4 N 2 + 10 H 2 O
Nyligen har ANME-2d visat sig vara ansvarig nitratdriven AOM. ANME-2d, som heter Methanoperedens nitroreducens , kan utföra nitratdriven AOM utan en partnerorganism via omvänd metanogenes med nitrat som terminal elektronacceptor, med hjälp av gener för nitratreduktion som har överförts lateralt från en bakteriedonator. Detta var också den första fullständiga omvända metanogenesvägen inklusive mcr- och mer -generna.
2010 visade omics , särskilt metagenomics , analys att nitritreduktion kan kopplas till metanoxidation av en enda bakterieart Candidatus Methylomirabilis oxyfera ( phylum NC10 ), utan behov av en arkeal partner.
Miljörelevans
AOM anses vara en mycket viktig process för att minska utsläppen av växthusgasen metan från havet till atmosfären. Man uppskattar att nästan 80 % av all metan som uppstår från marina sediment oxideras anaerobt genom denna process.
Se även
Bibliografi
- Dennis D. Coleman; J. Bruno Risatti; Martin Schoell (1981) Fraktionering av kol- och väteisotoper av metanoxiderande bakterier | Geochimica et Cosmochimica Acta |Volym 45, nummer 7, juli 1981, sidorna 1033-1037 | https://doi.org/10.1016/0016-7037(81)90129-0 | abstrakt