„Morfološki, bakterije su jednostavni organizmi pa se obično smatraju primitivnima. No ti organizmi nisu jednostavni i biokemijski.“ Te dvije rečenice iz jednog starog udžbenika usjekle su mi se u pamćenje – pa ih često citiram. A imam i zašto. U te dvije rečenice sve je rečeno. Sve se bakterije dijele po obliku, morfološki, tek na nekoliko vrsta (bacili, koki, spirohete, vibrioni…), no načini na koje prerađuju, metaboliziraju tvari iz svojega okoliša ne može se ukratko opisati ni na stotinu stranica. Tolika raznolikost metabolizma ukazuje, paradoksalno, na njihovu primitivnost. Očekivali bismo da „naprednije“ stanice u višestaničnom organizmu, našem tijelu primjerice, imaju raznolikiji metabolizam od bakterija, ako zbog ničega drugog onda zato što su specijalizirane. No nije tako. Stanice u višestaničnom organizmu pomažu jedna drugoj, pa im je lakše (komfornije) živjeti. Bakterijska je stanica pak prepuštena sama sebi u okolišu koji za nju ne može biti gori: s jedne strane visoke i niske temperature, slana i kisela voda, a s druge strane drugi mikrobi koji se s njome bore za životni prostor i oskudne izvore hrane. Nema joj druge nego dati sve od sebe - ili umrijeti.

I to prilagođavanje negostoljubivom okolišu, ekstremni evolucijski pritisak, učinio je bakterije superorganizmima u borbi za opstanak, a znanstvenicima izvorom iznenađenja. Jedno takvo iznenađenje je da postoje bakterije koje mogu izravno oksidirati amonijak do nitrata – i to nakon što su znanstvenici (mikrobiolozi, pedolozi, agronomi) stotinu godina bili uvjereni da nečega takvog nema u prirodi.

No vratimo se na početak. U staji se osjeća oštar miris amonijaka. Zašto? Zato što postoje bakterije koje mokraćevinu (iz mokraće, dakako) razgrađuju do amonijaka. No od tog amonijaka za tlo i poljoprivredu ne bi bilo koristi da ne postoje nitrifikacijske bakterije. Prva vrsta tih mikroba, nitritne bakterije,  oksidiraju amonijak do nitrita (NO₂^-), a nakon toga dolaze nitratne  bakterije koje oksidiraju nitrite do nitrata (NO₃^-). Tek nitrate biljaka može iskoristiti kao izvor dušika, pa je rad nitrifikacijskih bakterija ključan u pretvaranju onoga što krava ispod repa daje u zreli stajski gnoj. Štoviše, rad tih mikroba bio je ključan i za ratovanje, jer se upravo iz gnojnice izdvajala salitra (kalijev nitrat), ključna sirovina za proizvodnju crnog baruta.

No postoje i „dušikove superbakterije“ koje, kako rekoh, oksidiraju amonijak izravno do nitrata. Jednu je takvu bakteriju nedavno istražila skupina europskih i kanadskih znanstvenika te rezultate objavila u srpanjskom broju uglednog znanstvenog časopisa Nature. Riječ je o totalnom oksidatoru amonijaka (complete ammonia oxidator), skraćeno comammox, koji se zove Nitrospira inopinata.

Po obliku ništa neobično. Riječ je spiralnim stanicama dijametra 0,2-0,3 i dužine 0,7-1,7 mikrometara pa bi ih po tome, morfološki, mogli svrstati u spirohete. No iza običnog habitusa krije se neobična osobina bakterije Nitrospira inopinata da može rasti na podlogama s vrlo malim koncentracijama amonijaka, čak manjim od 5 mikromola (90 mikrograma) po litri. Usto dobiva iz oksidacije amonijaka trećinu više energije od svojih konkurenata. Najbolje raste na tjelesnoj temperaturi, 37 ^oC, pa i na  to treba misliti prilikom njezine primjene u biotehnologiji.

Ovo posljednje nisam tek tako rekao. Osobine nove bakterije, i njezinih srodnica, znanstvenici ne istražuju samo zato da bi se utažili svoju znatiželju. Amonijak je zamašan ekološki problem jer kada dospije u zrak pretvara se, djelovanjem slobodnih kisikovih radikala, u dušikove okside. Uz vrlo neugodan miris amonijak je i otrovan: smjesa 0,5-1 posto amonijaka i zraka smrtonosna je već nakon nekoliko udisaja, pa ga u zraku ne bi smjelo biti više od  0,01 posto. Stoga bi se nova bakterija, kao najbolji predstavnik totalnih oksidatora amonijaka mogla iskoristiti  – predlažu autori članka – za pročišćavanje otpadnih i obradu pitke vode. Te su primjene to izglednije što superbakterija, sudeći prema analizi njezinih gena, može oksidirati vodik i – još važnije – sumporovodik, plin koji također nastaje razgradnjom organskih tvari. Sumporovodik ne samo da ima neugodan miris (zaudara po pokvarenim jajima) nego je i vrlo otrovan. Eh, što sve ne možemo dobiti od bakterija.

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, umirovljeni je znanstveni savjetnik u trajnome zvanju koji je čitav radni vijek proveo na zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada baveći se teorijskom i bioanorganskom kemijom. Sedam je godina bio glavni urednik Prirode, a sada je urednik rubrike Kemija u nastavni u časopisu Kemija u industriji. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti, rezultat koje su stotine znanstveno-popularnih članaka, 12 znanstveno-popularnih knjiga i 7 izložbi u Tehničkom muzeju Nikola Tesla. Uskoro mu izlazi još jedna znanstveno-popularna knjiga, ovaj put na temu novih teorija o postanku života na Zemlji.