Travail sur le terrain pour comprendre les gaz à effet de serre et les communautés microbiennes dans les sols des prairies de Santa Barbara. – W. FISCHER
MADRID, le 24 juin (EUROPA PRESS) –
Des chercheurs de Caltech ont découvert une nouvelle classe d’enzymes qui permettent à un grand nombre de bactéries “respirer” le nitrate lorsqu’ils sont dans des conditions de faible teneur en oxygène.
Bien qu’il s’agisse d’un avantage évolutif pour la survie bactérienne, le processus produit de l’oxyde nitreux (N2O), un gaz à effet de serreen tant que sous-produit, le troisième gaz à effet de serre le plus puissant, après le dioxyde de carbone et le méthane.
Cependant, contrairement au dioxyde de carbone, l’oxyde d’azote Il ne reste pas longtemps dans l’atmosphère, ce qui signifie que toute intervention visant à arrêter ses émissions peut avoir des avantages immédiats. Par exemple, l’utilisation excessive d’engrais pour les cultures fournit aux bactéries du sol une abondance de nitrate, qu’elles transforment ensuite en oxyde d’azote ; Une application plus judicieuse des engrais pourrait réduire les émissions de gaz à effet de serre et faire économiser de l’argent aux agriculteurs.
“Le protoxyde d’azote est un gaz à effet de serre beaucoup plus difficile à contrôler que le dioxyde de carbone, mais grâce à cette recherche, nous savons maintenant qu’il existe beaucoup plus de sources qui produisent du protoxyde d’azote qu’on ne le pensait auparavant”, dit-il. c’est une déclaration Woody Fischer, professeur de géobiologie et chercheur principal de la nouvelle étude.
« Comprendre où et quand ce gaz est rejeté dans l’atmosphère peut nous aider à prendre des décisions plus judicieuses. Il existe un avenir pas si lointain dans lequel un agriculteur disposera d’informations sur les communautés microbiennes présentes dans son sol, lui permettant ainsi de prendre des décisions éclairées. . sur comment et quand utiliser les engrais pour la santé du paysage.
Un article décrivant la recherche a été publié dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS).
Dirigée par l’ancien chercheur postdoctoral Ranjani Murali et le chercheur principal James Hemp, l’équipe a examiné les séquences génomiques de dizaines de milliers d’espèces microbiennes différentes dans divers environnements sur Terre. La plupart des cellules de la biosphère utilisent certaines protéines appelées réductases pour respirer l’oxygène, mais Murali et son équipe ont découvert un large éventail de réductases qui avaient développé des protéines étroitement apparentées pour respirer l’oxyde nitrique. produisant du protoxyde d’azote dans le processus.
L’oxyde nitrique et l’oxyde nitreux sont des intermédiaires chimiques produits lors de la dénitrification, le processus par lequel les bactéries décomposent le nitrate, le produit chimique présent dans les engrais. Les bactéries peuvent passer de l’oxygène respiratoire à l’oxyde nitrique dans de nombreux environnements différents (zones humides, sols alpins, lacs, etc.) lorsque les niveaux d’oxygène commencent à descendre en dessous d’environ 10 % des niveaux atmosphériques.
“Nous avons manqué de grandes régions de la biosphère où le protoxyde d’azote était produit parce que ces protéines n’avaient pas été découvertes”, explique Fischer. “Nous pouvons désormais prédire avec beaucoup plus de précision, grâce aux informations sur la séquence génomique, quels organismes et quels environnements produisent du protoxyde d’azote. “Il y en a bien plus que ce que nous pensions.”
Les géobiologistes pensaient auparavant que les voies anaérobies telles que la respiration des nitrates étaient apparues au cours de l’évolution avant la capacité de respirer de l’oxygène, chez nos premiers ancêtres unicellulaires. Cet atelier “changer le script”, selon Fischer, et montre que les protéines qui permettent la respiration des nitrates ont en réalité évolué à partir de celles qui respirent l’oxygène, il y a deux milliards d’années.
“Les microbiologistes prédisent souvent de quels métabolismes les microbes sont capables sur la base de la génomique comparative”, explique le co-auteur James Hemp, ancien chercheur postdoctoral de Caltech qui travaille maintenant dans la société Meliora.bio dans l’Utah.
“Cependant, ces hypothèses sont rarement testées expérimentalement. Nos travaux a considérablement augmenté la diversité biochimique de l’une des familles d’enzymes les plus étudiées en microbiologie. “Cela devrait servir d’avertissement quant au fait que l’analyse métabolique automatisée sans vérification expérimentale peut conduire à des conclusions incorrectes sur les fonctions des microbes et des communautés.”
