Forskare har upptäckt att en "sällsynt" typ av marina bakterier är mycket mer utbredd än man tidigare trott - och har en anmärkningsvärd metabolism som kan bidra till produktion av växthusgaser.

I en studie publicerad i tidskriften Vetenskapens framsteg , ett internationellt team av forskare från University of Southampton, Max Planck-institutet för marin mikrobiologi, i Tyskland, och andra europeiska universitet visar att den tidigare föga studerade Nitrococcus-bakterien finns i hav över hela världen, och har den häpnadsväckande förmågan att leva utan syre genom att vända dess ämnesomsättning.

Den vanliga biologiska "funktionen" hos Nitrococcus – och en handfull andra liknande bakterier – är att fylla på nitrat (NO3-) i havet genom oxidation av nitrit (NO2-) – samtidigt som man omvandlar koldioxid (CO2) till byggstenar för sina cellulära strukturer.

Tillgången på näringsämnet kväve begränsar ofta tillväxten av alger och andra växtliknande organismer i det globala ythavet, där de skördar ljusenergi för att "fixera" CO2 i sin egen kroppsmassa. Kväve är nödvändigt för allt liv på jorden eftersom det behövs för att tillverka proteiner och nukleinsyror, och dess mest rikliga och stabila form är nitrat. Därför, Tillgången på nitrat är direkt kopplad till havets förmåga att fånga och lagra växthusgasen CO2.

Medan det solbelysta ythavet ofta får slut på nitrat, den ackumuleras till höga koncentrationer i det djupa mörka havet tack vare aktiviteten hos nitritoxiderande bakterier som Nitrococcus. När djuphavsvatten recirkuleras tillbaka till den solbelysta ytan som en del av den naturliga globala havscirkulationen (i genomsnitt en cykel av var 1, 000 år), detta "djuphavs"-nitrat fyller så småningom på tillväxten av "gröna" organismer som utgör grunden för allt liv i haven.

Dock, genom en serie experiment utförda i södra Atlanten utanför den namibiska kusten, och verifierad genom fysiologiska studier i laboratoriet, teamet fann att Nitrococcus – i frånvaro av syre – kan "växla" sin ämnesomsättning så att den reducerar nitrat till nitrit och vidare till dikväveoxid (N2O), samtidigt som man producerar, istället för att fånga, CO2.

Medan andra marina bakterier är kända för att producera N2O, det är första gången som en marin nitritoxiderande bakterie har visat sig bidra till produktionen av denna mycket potenta växthusgas och stratosfäriskt ozonnedbrytande medel.

Mer viktigt, en detaljerad sökning i globala databaser visade att Nitrococcus har, faktiskt, en världsomspännande distribution, vilket innebär att dess N2O-producerande potential också kan vara allestädes närvarande - ett potentiellt miljöproblem med tanke på att haven förlorar syre under påverkan av den globala uppvärmningen.

Dessutom, teamet upptäckte att Nitrococcus har förmågan att oxidera sulfid, en förening som är mycket giftig för de flesta liv, som i de så kallade oceaniska döda zonerna - vattendrag med låg syrehalt som är förknippade med hög biologisk produktivitet. Nitrococcus förmåga att omvandla svavelväte (H2S) till ofarligt svavel kan då bidra till "sulfidavgiftning" och skydda andra livsformer.

Huvudförfattare Dr Jessika Fuessel, vid University of Southampton, sa:"Dessa speciella bakterier har inte studerats på djupet tidigare, och vi är mycket förvånade över att inte bara finna att de är så utbredda och rikliga, men också att de besitter en sådan häpnadsväckande metabolisk mångsidighet.

"När de globala haven fortsätter att värmas upp och förlora syre, den utbredda naturen hos Nitrococcus och deras relativt höga förekomst - särskilt i havsvatten med låg syrehalt, där nästan hälften av den globala marina kväveförlusten äger rum – innebär att dessa bakterier kan vara på väg att vända sin viktiga kvävebevarande roll, bidrar till effekterna av den globala uppvärmningen."