همزیست‌های شیمیایی، باکتری‌هایی هستند که در داخل یا روی سطح حیوانات زندگی می‌کنند و به میزبان خود غذایی می‌دهند که در غیر این صورت در دسترس نبود. مدت هاست که مشخص شده است که این باکتری ها کربن را تثبیت کرده و به اشکال آلی تبدیل می کنند. جیلیان پترسن، میکروبیولوژیست و همکارانش از دانشگاه وین و موسسه میکروبیولوژی دریایی ماکس پلانک اکنون نشان می‌دهند که همین امر برای نیتروژن نیز ممکن است. باکتری‌های شیمی‌سنتتیک گاز نیتروژن بی‌اثر را به اشکال زیست‌در دسترس تبدیل می‌کنند. از آنجایی که نیتروژن اغلب ماده غذایی محدود کننده در اقیانوس است، این باکتری ها می توانند رشد را در اکوسیستم های دریایی بارور کنند.
اکنون توانایی تثبیت نیتروژن در همزیست‌های شیمیایی صدف‌های لوسینید دریایی و کرم‌های نماتد کشف شده است. صدف ها و کرم های همزیست بررسی شده در این مطالعه در آب های دریایی ساحلی در سراسر جهان یافت می شوند. در برخی مناطق، صدف ها را حتی یک غذای لذیذ می دانند. "شیمیایی" به این معنی است که باکتری ها توانایی ویژه ای برای تولید اولیه در غیاب کامل نور خورشید دارند و تنها از انرژی ذخیره شده در پیوندهای شیمیایی استفاده می کنند. این تولید اولیه همزیست به اندازه کافی موثر است که منبع غذایی برای باکتری ها و میزبان های حیوانی آنها فراهم کند.
پترسن و همکارانش با استفاده از پیشرفته‌ترین فناوری‌های توالی‌یابی DNA، تمام ژن‌های لازم برای تثبیت نیتروژن را در همزیستی این کرم‌ها و صدف‌ها کشف کردند. هیچ همزیست شیمیایی شیمیایی قبلاً شناخته شده نبود که قادر به تثبیت نیتروژن باشد. پیترسن می‌گوید: «یافته‌های ما به‌ویژه شگفت‌انگیز است زیرا این باکتری‌ها احتمالاً می‌توانند نیتروژن را از محیط اطراف خود جذب کنند و همچنین ترکیبات زائد نیتروژن را از میزبان خود بازیافت کنند."به نظر می رسد که آنها نیازی به تعمیر مسائل ندارند." بنابراین این تیم همچنین از آنالیزهای ترانس کریپتومی و پروتئومی روی صدف‌ها استفاده کردند و در واقع بیان ژن‌ها را برای تثبیت نیتروژن شناسایی کردند. پترسن ادامه می دهد: «این نشان می دهد که این همزیست ها به طور فعال در حال تثبیت نیتروژن در داخل میزبان خود هستند. ترکیب ایزوتوپ نیتروژن صدف‌ها نشانه‌های معمولی برای نیتروژن ثابت بیولوژیکی نشان داد، که بیشتر نشان‌دهنده تثبیت نیتروژن فعال توسط همزیست‌ها است.
دستیار پروفسور جیلیان پترسن که در دانشگاه وین و قبلاً در مؤسسه میکروبیولوژی دریایی ماکس پلانک در آلمان بر روی این همزیست‌ها تحقیق می‌کند، رهبری تیم محققانی را بر عهده داشت که این کشف را انجام دادند. این تیم در وین با مؤسساتی در سراسر جهان از جمله مؤسسه ماکس پلانک، دانشگاه مونپلیه در فرانسه، دانشگاه کلگری در کانادا و مؤسسه هیدرا در ایتالیا پیوست. به گفته دکتر "بیشتر کار میدانی ما در موسسه HYDRA در البا انجام شد."اولیسه کاردینی، یک محقق فوق دکترا در تیم پترسن و یک غواص با تجربه که بسیاری از نمونه ها را با غواصی جمع آوری کرد. "علاوه بر این، همکاران ما نیکلاس هیگز از موسسه دریایی دانشگاه پلیموث و جان تیلور در موزه تاریخ طبیعی لندن سخاوتمندانه مجموعه های نمونه خود را با ما به اشتراک گذاشتند، بنابراین ما توانستیم این ژن های تثبیت نیتروژن را در گونه های صدف دریایی از سراسر جهان جستجو کنیم. کاردینی می‌گوید که توانایی تثبیت نیتروژن احتمالاً در این باکتری‌های مرتبط با حیوانات گسترده است.
پیترسن می گوید: "تثبیت نیتروژن توسط همزیست های شیمیایی برای مدت طولانی نادیده گرفته شد." "از زمان کشف آنها در اعماق دریا در اواخر دهه 1970، ما تقریباً چهار دهه را صرف تحقیق در مورد نقش همزیست ها در تهیه منبع کربن مانند قند برای میزبانان خود کرده ایم." با این حال، حتی صدف های دریایی نیز نمی توانند از شکر به تنهایی زندگی کنند. این تحقیق جدید این احتمال را افزایش می‌دهد که این همزیست‌ها ممکن است مزایای غیرمنتظره منبع طبیعی نیتروژن را برای تقویت رژیم غذایی میزبان خود فراهم کنند.آنها حتی می توانند زیستگاه اطراف را با آزاد کردن نیتروژن موجود در آب اطراف بارور کنند. "هدف تحقیقات آینده ما پاسخ به این سوال است: آیا این باکتری های همزیست دریایی به "بارور" اقیانوس ها نیز کمک می کنند؟"
