Ossidazione anaerobica del metano accoppiata alla denitrificazioneModifica
La denitrificazione anaerobica accoppiata all’ossidazione del metano è stata osservata per la prima volta nel 2008, con l’isolamento di un ceppo batterico che ossida il metano in modo indipendente. Questo processo utilizza gli elettroni in eccesso dall’ossidazione del metano per ridurre i nitrati, rimuovendo efficacemente sia l’azoto fisso che il metano dai sistemi acquatici in habitat che vanno dai sedimenti alle torbiere alle colonne d’acqua stratificate.
Il processo di denitrificazione anaerobica può contribuire significativamente ai cicli globali del metano e dell’azoto, specialmente alla luce del recente afflusso di entrambi dovuto ai cambiamenti antropogenici. La misura in cui il metano antropogenico influisce sull’atmosfera è nota per essere un driver significativo del cambiamento climatico, e considerando che è più volte più potente del biossido di carbonio. La rimozione del metano è ampiamente considerata benefica per l’ambiente, anche se l’entità del ruolo che la denitrificazione gioca nel flusso globale di metano non è ben compreso. La denitrificazione anaerobica come meccanismo ha dimostrato di essere in grado di rimuovere il nitrato in eccesso causato dal deflusso dei fertilizzanti, anche in condizioni di ipossia.
Inoltre, i microrganismi che impiegano questo tipo di metabolismo possono essere impiegati nel biorisanamento, come dimostrato da uno studio del 2006 sulla contaminazione da idrocarburi nell’Antartico, così come uno studio del 2016 che ha aumentato con successo i tassi di denitrificazione alterando l’ambiente che ospita i batteri. I batteri denitrificanti sono detti essere bioremediatori di alta qualità a causa della loro adattabilità a una varietà di ambienti diversi, così come la mancanza di avanzi tossici o indesiderati, come sono lasciati da altri metabolismi.
Ruolo dei batteri denitrificanti come un sinkEdit metano
Batteri denitrificanti sono stati trovati a svolgere un ruolo significativo nell’ossidazione del metano (CH4) (dove il metano viene convertito in CO2, acqua ed energia) in corpi d’acqua dolce profonda. Questo è importante perché il metano è il secondo gas serra antropogenico più significativo, con un potenziale di riscaldamento globale 25 volte più potente di quello dell’anidride carbonica, e l’acqua dolce è uno dei maggiori contribuenti delle emissioni globali di metano.
Uno studio condotto sul lago europeo di Costanza ha scoperto che l’ossidazione anaerobica del metano accoppiata alla denitrificazione – indicata anche come ossidazione anaerobica del metano dipendente da nitrati/nitriti (n-damo) – è un sink dominante di metano nei laghi profondi. Per molto tempo si è creduto che l’attenuazione delle emissioni di metano fosse dovuta solo ai batteri metanotrofi aerobici. Tuttavia, l’ossidazione del metano avviene anche nelle zone anossiche, o prive di ossigeno, dei corpi d’acqua dolce. Nel caso del lago di Costanza, questa viene effettuata da batteri M. oxyfera-like. I batteri M. oxyfera-like sono batteri simili al Candidatus Methylomirabilis oxyfera, che è una specie di batteri che agisce come metanotrofo denitrificante.
I risultati dello studio sul lago di Costanza hanno trovato che il nitrato era impoverito nell’acqua alla stessa profondità del metano, il che suggerisce che l’ossidazione del metano era accoppiata alla denitrificazione. Si potrebbe dedurre che erano i batteri M. oxyfera-like a portare avanti l’ossidazione del metano perché la loro abbondanza ha raggiunto il picco alla stessa profondità dove i profili di metano e nitrato si incontravano. Questo processo di n-damo è significativo perché aiuta a diminuire le emissioni di metano dai corpi d’acqua dolce profondi e aiuta a trasformare i nitrati in azoto gassoso, riducendo i nitrati in eccesso.