גילויים חדשים על מעגל מטבולי של חיידקים מוסיפים ממד חדש לידיעותינו על מחזור הפחמן בכדור הארץ

פחמן הוא אחת מאבני הבניין המרכזיות של החיים, והוא מעורב במסלולים כימיים וביוכימיים רבים בטבע. המעבר של אטומי הפחמן בין המרכיבים השונים במסלולים האלה יוצר תנועה שנקראת מחזור הפחמן. למשל, אצות חד-תאיות וחיידקים מסוימים קולטים פחמן דו-חמצני, ובעזרת אנרגיית אור השמש, ממירים אותו לסוכרים בתהליך הנקרא פוטוסינתזה. מן הסוכרים האלה מיוצרת, בין השאר, חומצה גליקולית, שיצורים אלו מפרישים אל מי הים. יצורים אחרים קולטים את החומצה הגליקולית ומשתמשים בה, בתהליכים ביוכימיים שלא היו מוכרים היטב עד כה. 

בבדיקה גנטית של יצורים ימיים, גילו חוקרים מגרמניה שחיידקים מסוימים מסוגלים להשתמש בחומצה גליקולית במעגל מטבולי שהתגלה לפני למעלה מ-50 שנה, אך פרטיו לא היו ידועים עד כה. מעגל זה, המכונה מעגל הבטא-הידרוקסי-אספרטאט, מאפשר ליצורים חיים להפיק אנרגיה מחומצה גליקולית. החוקרים אף זיהו את סדרת האנזימים (החלבונים הפעילים) המשתתפים במעגל הזה. באמצעות מחקר גנטי, חשפו החוקרים את עקבותיו של המעגל המטבולי הזה בדגימות DNA של חיידקים שנאספו במרחקים של עשרות אלפי קילומטרים אלה מאלה. מכאן הסיקו כי המעגל הזה נפוץ בהרבה מכפי שחשבו בעבר. 

איסוף דגימות ימיות למעבדה| מקור: G.Gerdts, Max Plank Institute for Marine Microbiology
הגילוי מוסיף מידע על מחזור הפחמן בטבע. איסוף דגימות ימיות למעבדה| מקור: G.Gerdts, Max Plank Institute for Marine Microbiology

לממצאים אלו יש חשיבות רבה בהבנת מאזן הפחמן באוקיינוסים, ובעיקר הפחמן הדו-חמצני. פעילות האדם, ובעיקר שריפת דלקים, משחררת כמויות גדולות של פחמן דו-חמצני לאטמוספרה; כתוצאה מכך, ריכוז הפחמן הדו-חמצני במי האוקיינוסים הולך ועולה, עושה אותם חומציים יותר ומשפיע על החיים בהם. לדברי טוביאס ארב (Erb), אחד מראשי המחקר, "ממצאים אלו מספקים לנו מידע על היקף המסלולים המטבוליים של מיקרואורגניזמים ברחבי כדור הארץ, ובו-בזמן גם מראים לנו כמה עוד נותר לגלות בנושא".