Zimnolubne bakterie ze Spitsbergenu i ich rola w powstawaniu gazów cieplarnianych

01 07 2026

Naukowcy z Wydziału Biologii UW opisali nowy rodzaj bakterii arktycznych, nazwany Gelidimonas, oraz dwa nowe gatunki: Gelidimonas denitrificans i Gelidimonas diazotrophica. Mikroorganizmy wyizolowano z gleby ornitogenicznej, czyli powstałej przy udziale ptaków, na terenie kolonii alczyka (Alle alle) na Spitsbergenie. Bakterie te uczestniczą w przemianach azotu, odgrywając istotną rolę zarówno w funkcjonowaniu ekosystemów tundrowych, jak i w procesach wpływających na obieg gazów cieplarnianych.

Chociaż regiony polarne kojarzą się przede wszystkim z niskimi temperaturami i surowymi warunkami życia, ich gleby są siedliskiem bardzo zróżnicowanych społeczności mikroorganizmów. Drobnoustroje te odgrywają kluczową rolę w procesach biogeochemicznych, uczestnicząc w przemianach pierwiastków, takich jak węgiel, azot czy siarka. Wraz z postępującym ociepleniem klimatu i rozmarzaniem wieloletniej zmarzliny aktywność mikroorganizmów w Arktyce może się zwiększać. Jednym ze skutków tych zmian może być wzrost emisji podtlenku azotu, N₂O, silnego gazu cieplarnianego powstającego głównie w wyniku procesów denitryfikacji prowadzonych przez bakterie.

Ryc. 1. Krajobraz tundry arktycznej w rejonie Hornsundu na południowym Spitsbergenie. (Fot. Julia Brzykcy)

Wcześniejsze badania wykazały, że gleby ornitogeniczne w rejonie Hornsundu mogą stanowić istotne źródło podtlenku azotu. Nie było jasne, które mikroorganizmy odpowiadają za ten proces. Aby to sprawdzić, autorzy przyjrzeli się bakteriom psychrofilnym przystosowanym do życia w niskiej temperaturze, i zbadali, czy wyizolowane szczepy należą do znanych już grup taksonomicznych, czy też reprezentują nieopisane dotąd linie ewolucyjne.

Ryc. 2. Mikrofotografie elektronowe komórek szczepów D2 (A, C) i D11 (B, D) hodowanych na pożywce R2A w temperaturze 10°C. A, B – obrazy ze skaningowego mikroskopu elektronowego; skala: 1 μm. C, D – obrazy z transmisyjnego mikroskopu elektronowego (widoczne granule materiału zapasowego gromadzonego w komórkach)­; skala: 1 μm.

Dwa wyizolowane szczepy (D2 i D11) poddano szczegółowym analizom genomowym. Okazało się, że są to bakterie gramujemne, ruchliwe, psychrofilne (najlepiej rosły w temperaturze 10°C) oraz zdolne do przeprowadzania denitryfikacji. Choć sekwencje ich genów 16S rRNA były niemal identyczne (w 99,6 procentach), analizy całogenomowe wykazały, że szczepy te reprezentują dwa odrębne gatunki należące do nowego rodzaju w obrębie rodziny Oxalobacteraceae. Szczep D11 otrzymał nazwę Gelidimonas denitrificans, a szczep D2 nazwano Gelidimonas diazotrophica.

Szczególnie interesujący okazał się szczep D2, który potrafi wykorzystywać wodór jako źródło energii, przyswajać dwutlenek węgla oraz wiązać azot atmosferyczny. Z kolei szczep D11 prowadzi heterotroficzny tryb życia, czyli czerpie energię z gotowych związków organicznych. Oznacza to, że nawet blisko spokrewnione bakterie zasiedlające to samo środowisko mogą pełnić odmienne funkcje ekologiczne. Autorzy podkreślają , że klasyczna identyfikacja bakterii na podstawie genu 16S rRNA może być niewystarczająca. Dopiero porównanie całych genomów pozwala precyzyjnie określić pokrewieństwo mikroorganizmów i wykryć różnice niewidoczne w standardowych analizach.

Artykuł „Gelidimonas denitrificans gen. nov., sp. nov., and Gelidimonas diazotrophica sp. nov. psychrophilic bacteria involved in the nitrogen cycle in tundra soils of South Spitsbergen” ukazał się w czasopiśmie Systematic and Applied Microbiology. Autorami artykułu są studenci i pracownicy Wydziału Biologii UW: mgr Julia Brzykcy, mgr Elvira Krakowska, dr Robert Stasiuk, mgr Kamil Krakowski, dr Przemysław Decewicz, lic. Alina Kiedryńska, dr hab. Renata Matlakowska, prof. ucz. oraz prof. dr hab. Dariusz Bartosik we współpracy z naukowcami z Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN oraz University of York w Wielkiej Brytanii. Link do publikacji: https://doi.org/10.1016/j.syapm.2026.126730