Yahoo奇摩新聞 科學家發現其實有「更多細菌」產生「溫室氣體」
卡爾科技研究所的科學家們最近發現了一類新的酶，這些酶能讓大量細菌在低氧條件下「呼吸」硝酸鹽。雖然這對細菌的生存是一個進化優勢，但這個過程會產生一種溫室氣體——氧化亞氮（N2O），這是僅次於二氧化碳和甲烷的第三大溫室氣體。
不同於二氧化碳，氧化亞氮在大氣中的壽命較短，這意味著任何減少其排放的措施都能立即見效。比如，過度使用肥料會讓土壤細菌轉化出更多的氧化亞氮，因此更合理地使用肥料不僅能減少溫室氣體排放，還能幫助農民節省成本。
根據研究，高達一半以上的溫室氣體「氧化亞氮」是由細菌產生的。這項研究由卡爾科技研究所的前博士後研究員Ranjani Murali和首席研究員James Hemp領導，並於《國家科學院院刊》上發表。
研究團隊檢查了成千上萬種不同微生物的基因序列，發現許多細菌能夠在低氧環境下利用酶來呼吸硝酸鹽，產生「氧化亞氮」。這一發現顯示，過去我們可能低估了氧化亞氮的來源。
細菌「利用氧氣」的蛋白質演化早於「利用硝酸鹽」
這張圖展示了eNOR（環氧化氮還原酶）在氮氧化物生成中的關鍵作用。(A) 圖顯示了純化的eNOR及其被二硫化物還原後的吸收光譜。注意到在589奈米處有一個明顯的吸收峰。(B) 圖表展示了隨著時間的推移，84 nM的eNOR在反應過程中氮氧化物（NO）濃度的變化。(C) 圖表顯示了不同條件下N2O（氧化亞氮）峰值強度的變化。添加乙炔（+）的條件下，N2O的生成顯著減少，表示乙炔抑制了eNOR的活性。(D) 圖表比較了不同酶處理（包括來自R. marinus的eNOR和qNOR）及標準條件下的N2O峰值強度。結果顯示，無酶控制組的N2O生成顯著低於含有酶的實驗組。這些圖表共同說明了eNOR在氮氧化物轉化過程中的重要性，並展示了不同實驗條件對該過程的影響。（圖／《國家科學院院刊》）
這項研究推翻了地質生物學家以前的看法。以前，他們認為細菌在演化上先學會呼吸硝酸鹽，再學會呼吸氧氣。實際上，讓細菌呼吸硝酸鹽的蛋白質，是從讓細菌呼吸氧氣的蛋白質演化而來的，而這個演化過程始於20億年前。
通過這項研究，科學家們現在能更準確地預測哪些微生物在何種環境下產生氧化亞氮。這不僅幫助我們理解細菌的生存策略，還有助於制定更有效的環境保護措施，並且強調了在進行自動化代謝分析時需要進行實驗驗證的重要性，以避免得出錯誤的結論。
研究表明，我們有必要更仔細地監測和理解這些微生物的行為，從而做出更明智的環境決策，減少溫室氣體排放，保護我們的地球。這項研究刊登在《國家科學院院刊》。
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首圖來源： W. Fischer cc By 4.0
圖片來源：《國家科學院院刊》 cc By 4.0
參考論文：
1.Diversity and evolution of nitric oxide reduction in bacteria and archaea
Proceedings of the National Academy of Sciences
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