Биологи из Франкфуртского университета имени Иоганна Вольфганга Гете выяснили, что бактерия Acetobacterium woodii, которая может самостоятельно создавать внутри себя водород и использовать его для восстановления других молекул и питания, способна изменить свой метаболизм при удалении образующего этот элемент фермента. После этого микроорганизм смог питаться фруктозой при внешнем притоке водорода.

Соответствующая статья опубликована в The ISME Journal.

Бактерии делают квашеную капусту кислой, превращают молоко в йогурт и сыр, а также придают ржаному хлебу его вкус. Эти организмы ферментируют питательные вещества вместо того, чтобы использовать кислород для их окисления и получения энергии за счет этого процесса. A. woodii — один из анаэробных организмов, который может быть найден в отложениях на дне океана, в очистных сооружениях сточных вод и кишечнике термитов.

Эти микроорганизмы используют органические вещества в своих интересах по-разному. Ряд бактерий ферментируют сахара, жирные кислоты и спирты, превращая их в уксусную кислоту и попутно создавая водород (H₂). В более высокой концентрации, однако, водород ингибирует ферментацию. По этой причине ферментирующие бактерии живут вместе с микробами, которые питаются водородом — например, теми, что создают метан из водорода и углекислого газа, получая таким образом энергию. Оба вида извлекают выгоду из этого партнерства. Из-за этого они настолько зависимы друг от друга, что не могут выжить друг без друга.

Однако A. woodii в этом плане уникален. Можно сказать, что он самодостаточен: этот микроб может ферментировать органические вещества в уксусную кислоту, а также образовывать уксусную кислоту из углекислого газа и водорода. В новом исследовании авторы сосредоточились на анализе этого микроорганизма.

В ходе экспериментов они отключили ген фермента, создающего водород в A. woodii, который называется гидрогеназой. В результате бактерия была способна расти только, например, в среде с фруктозой при добавлении водорода извне. Дополнительные опыты подтвердили, что оба пути для создания уксусной кислоты связаны с водородом, присутствующим в клетке.

«Хотя мы обнаружили «переработку водорода», A. woodii обладает максимальной метаболической гибкостью, — говорит ведущий автор работы Аня Вихманн. — В одном цикле он может как создавать и использовать сам водород, так и утилизировать этот газ, поступающий из внешних источников. Это делает его способным жить в средах как из органических, так и исключительно из неорганических веществ».