Der sker mere i det mørke havvand, end man lige tror: Der lever myriader af mikroorganismer dernede, og nu har forskere opdaget, at nogle af dem producerer ilt på en uventet måde.

Ilt er livsvigtigt for livet på Jorden og produceres hovedsageligt af planter, alger og cyanobakterier via fotosyntese. Nogle få mikrober er kendt for at lave ilt uden sollys, men indtil videre er de kun fundet i meget begrænsede mængder og på meget specifikke levesteder.

Men så kastede forskere et nyt blik på mikroben Nitrosopumilus maritimus og dens slægtninge, som i forskerkredse kendes som ammoniak-oxiderende archaea.

Studiet er publiceret i det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift Science (doi 10.1126/science.abe6733)

Spøgelsesorganismer i mørket

- De er virkelig udbredt i havene, hvor de spiller en vigtig rolle i klodens kvælstofkredsløb. Til dette har de brug for ilt, som de får fra vandet. Men de findes også i enorme mængder i iltfattigt vand og i vand, hvor der slet ikke er noget ilt, og det har længe været noget af et mysterium, siger biolog Beate Kraft, der sammen med professor Don Canfield står bag studiet. 

Beate Kraft er adjunkt på Biologisk Institut, hvor hun forsker i mikrobiel fysiologi og biokemi, og hendes forskning er støttet af et Villum Young Investigator Grant.

Don E. Canfield er professor i økologi på Biologisk Institut og Chair of Biology, Danish Institute for Advanced Study.

- Vi kunne ikke forstå, hvorfor de vil være et sted, hvor de ikke kan få ilt. Hænger de bare ud der uden at have en funktion? Som en slags spøgelsesorganismer, siger Beate Kraft.

- Disse mikrober er så almindelige, at hver 5. celle i en spand havvand er en af ​​dem, så det gav mening at undersøge, om de dog ikke har en eller anden funktion, tilføjer Don Canfield.

Hvad skete der i laboratoriet?

På den baggrund besluttede Beate Kraft at undersøge dem nærmere i laboratoriet.

- Vi ville se, hvad der sker, når de løber tør for ilt - som de jo gør, når de bevæger sig fra iltrigt vand til iltfattigt vand. Ville de overleve?

- I laboratoriet kunne vi følge med i, hvordan vandets iltindhold faldt i takt med, at de brugte ilten – og så, til vores store overraskelse, begyndte iltniveauet at stige igen i løbet af få minutter. Det var meget spændende!, husker Don Canfield.

Nok til mig og mine venner

Nitrosopumilus maritimus viste sig at kunne lave ilt i mørke omgivelser. Ikke meget – og slet ikke nok til at påvirke Jordens iltniveau, men nok til at holde sig selv i gang.

- Måske kan de producere lidt mere ilt, end de selv har brug for, men det vil hurtigt blive optaget af andre organismer i nærheden, så der er ikke tale om ilt, der forlader havet, forklarer Beate Kraft.

Men hvilken effekt har de så på det miljø, de lever i, disse ekstremt udbredte iltproducerende mikrober?

Ny ekspedition skal finde flere svar

Nok vidste forskerne, at de ammoniak-oxiderende mikroorganismer bidrager til at holde det globale kvælstofkredsløb kørende, men de var ikke klar over det enorme bidrag, de står for. I den nyopdagede proces kobler Nitrosopumilus maritimus iltproduktionen til produktionen af ​​kvælstof i gasform. Ved at gøre det fjerner de biotilgængeligt kvælstof fra miljøet.

- Hvis den proces, som vi har set i laboratoriet, er udbredt i havene, må vi tage vores nuværende forståelse af det marine kvælstofkredsløb op til genovervejelse. Mit næste skridt er at undersøge det i forskellige have rundt omkring i verden, hvor der findes iltfattigt vand, siger Beate Kraft.

Hendes forskerhold har allerede hentet vandprøver fra den iltfattige Mariager Fjord, og næste stop er farvandet ud for Mexico og Costa Rica.

Kvælstofkredsløbet: Kvælstof skylles ud i havet, hvor det bliver til ammonium; Nitrosopumilus maritimus og dens slægtninge ilter ammonium til nitrit; andre mikrober omdanner nitrit til kvælstof i gasform; kredsløbet er til ende.

Den videnskabelige artikel: Ledende forskere er Beate Kraft og Donald E. Canfield. Nico Jehmlich, Morten Larsen, Laura Bristow, Martin Könneke og Bo Thamdrup har også bidraget til studiet. Dette arbejde er støttet af Villum Fonden.