由俄克拉荷马大学微生物学助理教授Wei Qin领导的新型研究，显著改变了对氨氧化的理解，这是全球氮循环的关键组成部分。该研究发现，氨氧化微生物（AOM）利用氨进行能量代谢，每年在各种环境中氧化约2.3万亿公斤的氮。长期以来，人们一直困惑于不同AOM物种如何在同一环境中共存，究竟是争夺氨还是利用其他替代物质作为能源。
研究团队发现，超过一半的AOM物种已适应利用尿素作为替代能源。尿素是一种广泛存在的有机氮化合物，约占肥料中所有氮的40％。然而，尿素的利用需要额外能量，因为其分子结构更复杂，需要先在AOM细胞内分解成氨，然后才能被利用。研究结果表明，AOM中的不同谱系采用不同的调节策略来利用氨或尿素，从而避免了直接竞争，并实现了共存。
这项研究打破了长期以来的主流假设，即AOM谱系主要竞争氨。相反，研究发现，某些AOM谱系实际上更倾向于利用尿素，并在尿素存在时抑制对氨的利用。这一发现挑战了自从第一个AOM物种被培养以来已经持续了100多年的认识。
这些发现具有重要意义，因为AOM产生的代谢产物（硝酸盐和亚氧化亚氮）对环境有着重要影响。硝酸盐可能会渗入地下水和周围水体，导致富营养化，而亚氧化亚氮则是一种强效的温室气体。因此，进一步研究不同AOM谱系的偏好和代谢特性，对于理解氮循环、减少氮污染以及保护环境生态系统具有重要意义。
参考文献：
Qin, W., Wei, S.P., Zheng, Y. et al. Ammonia-oxidizing bacteria and archaea exhibit differential nitrogen source preferences. Nat Microbiol (2024). https://doi.org/10.1038/s41564-023-01593-7
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