俄克拉荷馬大學微生物學助理教授秦偉領導的 新穎研究 發表在《自然微生物學》雜志上，該研究顯著改變了對氨氧化(全球氮循環的關鍵組成部分)的理解。

氨氧化微生物(通常稱為 AOM)利用氨作為能量，每年氧化土壤、淡水、地下和人造生態系統中約 2.3 萬億公斤的氮。幾十年來一直沒有得到解答的一個主要問題是不同譜系的 AOM 物種如何在同一環境中共存：它們是競爭氨還是使用其他替代化合物來滿足能源需求?

“AOM 的不同譜系在同一環境中同時生長，并且被認為主要是爭奪氨，”Qin 說。“我們的合作研究重點是確定這些代謝保守的譜系為何以及如何能夠在不直接競爭無機氮(氨)的情況下共存，并且我們檢查了它們使用有機氮(尿素)的能力。”

超過一半的 AOM 物種已經適應利用尿素作為替代能源，尿素是一種廣泛使用的有機氮化合物，約占化肥中所有氮的 40%。然而，這個過程需要 AOM 使用額外的能量，因為尿素是一種更復雜的分子結構，需要首先在 AOM 細胞內分解成氨，然后才能進一步利用。了解這一點后，Qin 的合作團隊試圖了解 AOM 在氨和尿素同時存在時如何獲取和代謝兩者。

“我們總是將尿素稱為氨的替代底物，”秦說。“現在，我們意識到 AOM 的一個主要譜系實際上更喜歡尿素，并在尿素存在時抑制氨的使用。這一發現挑戰了自第一個 AOM 物種培育以來 100 多年來一直存在的主流假設。”

研究結果表明，不同的 AOM 譜系對氨或尿素的利用采用不同的調節策略，從而最大限度地減少彼此之間的直接競爭并允許共存。這些不同的偏好揭示了隱藏的生理生物多樣性，并產生了需要進一步探索的現實世界后果。

“AOM 要么產生硝酸鹽，后者滲入地下水和周圍水體，導致富營養化;要么產生一氧化二氮，這是一種強大的溫室氣體。” 秦說道。“一旦我們確認了哪些 AOM 譜系更喜歡尿素，我們就可以研究它們對環境中硝酸鹽浸出和溫室氣體產生的貢獻。這對于開發可持續和實用的方法來減少自然和工程生態系統中的氮污染物是必要的。這可能是未來研究的重點。”