Bacillus megaterium je jedinečný mikroorganizmus, ktorý disponuje duálnymi enzymatickými schopnosťami pre zrážanie uhličitanu vápenatého (CaCO₃), a to prostredníctvom enzýmov ureáza a karboanhydráza (CA). To, ktorú z týchto metabolických ciest B. megaterium uprednostňuje, je významne ovplyvnené koncentráciou CO₂ v jeho prostredí, čo má kľúčové dôsledky pre biosyntézu materiálov a sekvestráciu uhlíka.

Za atmosférických hladín CO₂ (a pri prítomnosti močoviny a CaCl₂), B. megaterium aktivuje ureolytickú cestu. Tento proces zahŕňa hydrolýzu močoviny (CH₄N₂O) na uhličitan (CO₃²-) a amónny ión (NH₄+). Následne sa Ca²+ spája s uhličitanom za vzniku CaCO₃, pričom zrážaným polymorfom bol identifikovaný kalcit. Je však dôležité poznamenať, že amónny ión je nežiaducim vedľajším produktom, ktorý si vyžaduje dodatočné čistenie odpadových vôd.

Situácia sa mení pri zvýšených hladinách CO₂, konkrétne pri úrovniach viac ako 470-násobne prevyšujúcich atmosférickú úroveň. V takýchto podmienkach B. megaterium aktivuje enzým karboanhydrázu (CA). Karboanhydráza katalyzuje hydratáciu molekuly CO₂ na bikarbonát (HCO₃-). Bikarbonátové ióny sa následne premieňajú na uhličitanové ióny (CO₃²-), ktoré sa spájajú s voľnými Ca²- katiónmi a tvoria CaCO₃.

Kľúčové experimenty s použitím močoviny označenej izotopom C¹³ potvrdili túto zmenu preferencie: pri zvýšených koncentráciách CO₂ bolo až 94 % vyzrážaného CaCO₃ tvorených mineralizáciou CO₂, zatiaľ čo len približne 6 % pochádzalo z ureolýzy. To znamená, že B. megaterium pri vysokých koncentráciách CO₂ primárne využíva svoju cestu karboanhydrázy pre syntézu CaCO₃.

Výhoda cesty sprostredkovanej CA je zrejmá: umožňuje priame viazanie atmosférického CO₂ do CaCO₃ a zároveň minimalizuje tvorbu potenciálne nebezpečných metabolických vedľajších produktov, ako je amoniak, ktoré sú spojené s ureolytickou cestou. Toto pochopenie selektívnej aktivácie metabolických ciest otvára sľubné možnosti pre budúce stratégie mikrobiálne indukovanej sekvestrácie oxidu uhličitého (MICO2S) a vývoj udržateľných stavebných materiálov. JaroR

Štúdia bola publikovaná v časopise Scientific Reports .