Fler kvävefixerare i Östersjön än tidigare känt
Blågröna alger (fotosyntetiserande cyanobakterier) är kända kvävefixerare som är vanliga i Östersjön och i andra marina miljöer. Men det finns även icke fotosyntetiserande heterotrofa bakterier som kan fixera gasformigt kväve.
Alla alger och bakterier behöver kväve i sin tillväxtmiljö. I akvatiska miljöer är tillgången till kväve låg och detta begränsar tillväxt och produktion. De som gynnas är en speciell grupp av mikroorganismer som har förmåga att omvandla gasformigt kväve till ammonium genom en process som kallas kvävefixering. Cyanobakterier anses vara de mest betydelsefulla kvävefixerarna i världshaven men även heterotrofa (icke-fotosyntetiserande) bakterier kan fixera kväve. Kunskapen om dessa heterotrofa kvävefixerare och deras betydelse i den marina kvävecykeln är dock mycket begränsad.
Hanna Farnelid, forskare i mikrobiologi vid Linnéuniversitetet, redovisar i sin avhandling resultat från en världsomspännande studie där Farnelid undersökte förekomsten av kvävefixerare i ytvatten. Mångfalden och förekomsten av heterotrofa kvävefixerare var stor och utgjorde en betydande del av den sammanslagna genpoolen av nifH, genen som kodar för nitrogenasenzymet som möjliggör kvävefixering. Även i Östersjön påvisades heterotrofa bakterier med de genetiska förutsättningarna för kvävefixering.
Kvävefixering är en process som är mycket syrekänslig och som kräver låga syrekoncentrationer. I Östersjön finns utbredda områden av syrefattiga bottnar. Gränsen mellan syrerikt och syrefattigt vatten kan vara en plats där kvävefixering av heterotrofa bakterier förekommer. Farnelids studie visar att nifH-gener från en stor mängd olika heterotrofa bakterier var vanligt förekommande vid gränsen mellan syrerikt och syrefattigt vatten i Östersjön. Eftersom syrefattigt djupvatten är rikt på tillgängligt kväve har kvävefixering inte ansetts vara till fördel för organismer i denna miljö. Dock uppmättes kvävefixering även i syrefattigt djupvatten vilket tyder på att kvävefixering sker i större utbredning än vad som tidigare var känt.
Genom sekvensering av nifH gener visades även att heterotrofa kvävefixerare kan leva i symbios med heterotrofa dinoflagellater (encelliga, mikroskopiska plankton) från kvävebegränsade vatten i Indiska Oceanen. Farnelids studie visade en samexistens av icke kvävefixerande cyanobakterier och kvävefixerande heterotrofa bakterier hos dinoflagellaterna.
Sammanfattningsvis visar denna avhandling på en stor mångfald och utbredning av heterotrofa kvävefixerare och att de är aktiva i marina miljöer. Denna kunskap är av stor vikt för att möjliggöra en framtida kartläggning av betydelsen av heterotrofa kvävefixerande bakterier i den marina kvävecykeln och den globala kvävebudgeten.
Hanna Farnelid är född i Göteborg och uppvuxen i mellanöstern. Hon tog sin civilingenjörsexamen i bioteknik vid Chalmers Tekniska Högskola 2006. Sedan 2007 har hon varit doktorand inom mikrobiologi vid Högskolan i Kalmar/Linnéuniversitetet.
Avhandlingen Distribution and activity of nitrogen fixing bacteria in marine and estuarine waters försvaras den 25 januari, 2013 på Linnéuniversitetet i Kalmar. Opponent är Professor Jonathan Zehr, Ocean Science Department, University of Califonia, USA.
Avhandlingen kan beställas från Linnaeus University Press: lupress@lnu.se
