Ученые из Университета штата Мичиган обнаружили, что крошечный фермент NrfA может удерживать азот в почве, предотвращая его вымывание и загрязнение водоемов. Это важно, потому что избыток азотных удобрений смывается дождями в реки и озера, вызывая токсичное цветение водорослей.

Результаты опубликованы в издании Applied and Environmental Microbiology.

Азот — основа жизни, и фермеры активно используют его для повышения урожайности. Но проблема в том, что нитриты (одна из форм азота) отталкиваются от почвы, как одинаковые полюса магнита, и легко уносятся водой. В то же время аммоний (другая форма) хорошо закрепляется в грунте и усваивается растениями.

Нитриты — соединения азота, которые образуются в почве при разложении удобрений. Они легко растворяются в воде и вымываются, загрязняя водоемы.

Фермент NrfA помогает бактериям превращать нитриты обратно в аммоний, причем делает это с высокой эффективностью. Если научиться управлять этим процессом, фермеры смогут:

• сократить расход удобрений,
• снизить загрязнение воды,
• повысить урожайность.

Сейчас ученые изучают, как именно NrfA преобразует азотные соединения.

Это как ювелирная операция — реакция идет очень быстро, и нужно точно отследить движение электронов, — объясняет Кристина Херд, аспирантка и ведущий автор исследования.

Исследование может привести к прорыву в сельском хозяйстве:

• Экономия — фермеры будут тратить меньше денег на удобрения.
• Экология — сократится загрязнение рек и озер азотом.
• Устойчивость — почва станет плодороднее без вреда для экосистем.

Но главное — это долгосрочный эффект. Если научиться стимулировать работу NrfA в почве, можно снизить зависимость от химических удобрений и сделать сельское хозяйство более естественным.

Пока неясно, как внедрить эти знания в реальное земледелие. NrfA работает в бактериях, а значит, нужно либо:

• генетически модифицировать почвенные микроорганизмы (что вызовет споры),
• искусственно засевать поля бактериями с NrfA (что дорого и сложно масштабировать).

Кроме того, фермент изучали в лаборатории, а полевые условия могут сильно повлиять на его эффективность.

Ранее ученые заявили, что утрата азотных фиксаторов угрожает экосистеме.