Odkryto nieznane dotąd źródło emisji gazów cieplarnianych

W badaniach nad nasilającym się efektem cieplarnianym naukowcy przeważnie skupiają się na dwóch związkach - dwutlenku węgla i metanie. To nie są jedyne gazy, które przyczyniają się do zatrzymywania nadmiaru ciepła na Ziemi. Tlenek diazotu (N₂O) zajmuje trzecie miejsce wśród gazów o najsilniejszym działaniu cieplarnianym, ale fakt, że nie utrzymuje się długo w atmosferze, utrudnia jego monitoring. To właśnie na tym zanieczyszczeniu skupili się autorzy badania opublikowanego na łamach czasopisma naukowego "Proceedings of the National Academy of Sciences".

Zespół naukowców z Kalifornijskiego Uniwersytetu Technicznego (Caltech) zbadał sekwencje genomowe tysięcy gatunków drobnoustrojów żyjących w różnych środowiskach na Ziemi. Ich celem było poznanie, jakie białka służące do oddychania komórkowego są w nim zakodowane.

W procesie oddychania tlenowego większość żywych komórek wykorzystuje białka zwane reduktazami, ale badacze odkryli, że wiele bakteryjnych reduktaz może służyć do oddychania tlenkiem azotu (NO). Jest to jeden z pośrednich produktów denitryfikacji - procesu, w którym bakterie rozkładają azotan, substancję chemiczną występującą w nawozach. Drobnoustroje są w stanie "przestawić się" z oddychania tlenem na tlenek azotu, gdy poziom tlenu zaczyna spadać poniżej około 10 procent jego poziomu w atmosferze. Chociaż dla mikrobów jest to ewolucyjna korzyść, dla nas może stanowić problem - w procesie tym produktem ubocznym jest tlenek diazotu.

- Podtlenek azotu jest znacznie trudniejszym do monitorowania gazem cieplarnianym niż dwutlenek węgla, ale dzięki tym badaniom wiemy teraz, że istnieje znacznie więcej źródeł wytwarzających podtlenek azotu, niż wcześniej sądzono - przekazał Woody Fischer, współautor analizy.

Nietrwały charakter tlenku diazotu w atmosferze ma jednak swoją dobrą stronę - wszelkie działania mające na celu ograniczenie jego emisji mogą przynieść szybko zauważalne korzyści. Naukowcy wyjaśnili, że nadmierne stosowanie nawozów w uprawach dostarcza bakteriom glebowym dużej ilości azotanów, które następnie przekształcają się w tlenek diazotu. Rozsądniejsze nawożenie może zarówno zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych, jak i zaoszczędzić pieniądze rolników.

- Przegapiliśmy duże fragmenty ekosystemów, w których wytwarzany był podtlenek azotu, ponieważ do tej pory nie mieliśmy pojęcia o istnieniu tych białek - dodał Fischer. - Dzięki sekwencjonowaniu genomu możemy dokładniej przewidywać, które organizmy w jakich środowiskach wytwarzają tlenek diazotu. Jest ich znacznie więcej, niż myśleliśmy.

Wyniki badaczy z Caltechu okazały się istotne z jeszcze jednego powodu. Dotychczas geobiolodzy uważali, że szlaki oddychania beztlenowego, takie jak oddychanie azotanowe, pojawiły się ewolucyjnie przed zdolnością do oddychania tlenem. Według Fischera, ich wyniki "odwracają scenariusz" - białka, które umożliwiają oddychanie azotanami, prawdopodobnie ewoluowały od tych służących do oddychania tlenowego około dwóch miliardów lat temu.