Mikroorganismy s nitrogenázou umožňují život tím, že přeměňují dusík ze vzduchu

Vzduch, který nás obklopuje, je ze zhruba čtyř pětin tvořen dusíkem. Tento plyn patří k nejběžnějším prvkům v zemské atmosféře, přesto pro naprostou většinu živých organismů zůstává prakticky nedostupný. Rostliny, živočichové ani lidé nedokážou dusík z ovzduší přímo využít, ačkoli je tento prvek nezbytnou součástí bílkovin, DNA a dalších klíčových molekul, na kterých je založen veškerý život na Zemi.

Důvodem je chemická stálost molekuly dusíku. Dva atomy dusíku jsou mezi sebou spojeny extrémně pevnou trojnou vazbou, kterou je velmi obtížné rozbít. Většina organismů proto nemá k dispozici nástroj, jak tuto vazbu překonat a dusík zpracovat do formy, kterou by mohly použít při stavbě vlastních buněk.

Výjimkou je pouze úzká skupina mikroorganismů, které disponují speciálními enzymy nazývanými nitrogenázy. Tyto enzymy dokážou rozložit pevnou vazbu v molekule dusíku a přeměnit ho na amoniak, tedy sloučeninu, kterou už mohou další organismy v přírodě dále zpracovat a využít jako stavební prvek pro tvorbu bílkovin a jiných dusíkatých látek.

Tento proces, označovaný jako biologická fixace dusíku, tak představuje jedinou přirozenou cestu, jak se dusík z atmosféry dostává do koloběhu živin a stává se dostupným pro rostliny a následně i pro živočichy včetně člověka. Bez těchto mikroorganismů by byl dusík z ovzduší pro pozemský život prakticky nevyužitelný, přestože je ho kolem nás nadbytek.

Mikroorganismy s nitrogenázami tak zastávají v ekosystémech nezastupitelnou roli. Jejich činnost umožňuje, aby se dusík dostal do půdy a dále do rostlin, které jej následně předávají dál v potravním řetězci. Tento přírodní proces je základem plodnosti půdy a dlouhodobě ovlivňuje i zemědělskou produkci na celém světě.