Симбиотические бактерии помогают очищать сточные воды — но есть нюанс

Международная команда исследователей под руководством Института морской микробиологии Макса Планка обнаружила скрытый мир крошечных партнёрств, процветающих на очистных сооружениях по всему миру. Микроскопические союзники — специализированные бактерии, живущие внутри одноклеточных организмов-хозяев — играют удивительную роль как в очистке воды, так и в потенциальном вкладе в выбросы парниковых газов.

В очистных сооружениях разнообразное микробное сообщество удаляет загрязнители из сельскохозяйственных, промышленных и бытовых сточных вод. Новое исследование показывает, что микробные партнёрства — бактерии, живущие внутри других микробов — также широко распространены и активны. Работа опубликована в журнале ISME Communications.

Распространённые участники микробиома сточных вод

Анализируя данные с очистных сооружений по всему миру, учёные идентифицировали 14 новых видов этих эндосимбиотических бактерий. «Проводя денитрификацию, бактерии способствуют удалению нитратов — ключевому этапу очистки сточных вод. Одновременно они помогают своим хозяевам генерировать энергию, превращая вредные нитраты в газообразный диазот (N₂)», — объясняет первый автор Луисон Николя-Асселино.

Исследователи обнаружили эти партнёрства вплоть до половины изученных очистных сооружений, что говорит об их распространённости в этой экосистеме.

Проблема для климата

Денитрифицирующие эндосимбионты, включая новые виды из сточных вод, обычно кодируют полный путь денитрификации, позволяющий им восстанавливать нитрат до диазота (N₂). Однако один вид — Candidatus Azoamicus parvus — не способен дальше расщеплять закись азота (N₂O), промежуточный продукт процесса денитрификации. Вместо превращения N₂O в безвредный N₂ он высвобождает этот мощный парниковый газ в окружающую воду. Закись азота в 300 раз мощнее CO₂.

Этот вид широко распространён на очистных сооружениях по всему миру. «Это первый случай, когда мы обнаружили денитрифицирующего эндосимбионта, производящего закись азота, и, как оказалось, именно он наиболее широко распространён», — говорит старший автор исследования Яна Милучка.

«Мы были очень удивлены, что денитрифицирующие эндосимбиозы так многочисленны и распространены в сточных водах, учитывая динамичные условия и интенсивное экологическое давление в этих системах, — отмечает Николя-Асселино. — Наше исследование подчёркивает необходимость лучше понимать микроорганизмы, участвующие в процессах очистки сточных вод, поскольку они могут стать ключом к её улучшению и снижению воздействия на окружающую среду».