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古代微生物如何從環(huán)境中提取重要的金屬

時間：2025-12-11 16:59:03 來源：網(wǎng)絡整理編輯：知識

核心提示

生長期間與(Ni，F(xiàn)e)S2菱形納米顆粒緊密結(jié)合的巴氏甲烷八疊球菌菌株Fusaro的場發(fā)射掃描電子顯微鏡圖像。用乙酸鹽和甲醇作為產(chǎn)甲烷底物，用(Ni，F(xiàn)e)S2作為鎳、鐵和硫的唯一來源來生長巴氏桿菌。北京豐臺區(qū)資源（上門服務）[微信1662+044-1662][提供外圍女上門服務快速安排面到付款不收定金

生長期間與(Ni，F(xiàn)e)S2菱形納米顆粒緊密結(jié)合的微生物何巴氏甲烷八疊球菌菌株Fusaro的場發(fā)射掃描電子顯微鏡圖像。用乙酸鹽和甲醇作為產(chǎn)甲烷底物，從環(huán)北京豐臺區(qū)資源（上門服務）[微信1662+044-1662][提供外圍女上門服務快速安排面到付款不收定金用(Ni，境中金屬Fe)S2作為鎳、古代鐵和硫的微生物何唯一來源來生長巴氏桿菌。比例尺等于2µM。從環(huán)學分:uux.cn/應用與環(huán)境微生物學(2023)。境中金屬DOI: 10.1128/aem.00991-23
（神秘的古代地球uux.cn）據(jù)蒙大拿州立大學（里根·科頓）：蒙大拿州立大學科學家的一份新出版物加深了對一種古老生命形式的現(xiàn)有知識，以及它如何在今天繼續(xù)獨特的微生物何生態(tài)過程。這篇題為“產(chǎn)甲烷菌在鎳黃鐵礦的從環(huán)還原溶解過程中獲得和生物積累鎳”的論文發(fā)表在10月13日的《應用和環(huán)境微生物學》上。
該出版物的境中金屬北京豐臺區(qū)資源（上門服務）[微信1662+044-1662][提供外圍女上門服務快速安排面到付款不收定金作者是埃里克·博伊德教授、前博士后研究員雷切爾·施皮茨和現(xiàn)任博士后研究員德文·佩恩。古代Boyd的微生物何實驗室位于MSU農(nóng)業(yè)學院微生物和細胞生物學系。
博伊德研究的從環(huán)一個關(guān)鍵要素是探索被稱為產(chǎn)甲烷菌的微生物，這是一種至今仍存在的古老生命形式。產(chǎn)甲烷菌是獨特的，因為它們不像大多數(shù)生物那樣利用陽光來促進新陳代謝，而且它們會被氧氣毒害。相反，他們的新陳代謝使用來自環(huán)境的化學物質(zhì)，經(jīng)常分解巖石和礦物質(zhì)來完成。在這個過程中，細胞產(chǎn)生甲烷，也稱為天然氣。
Boyd說，精確定位產(chǎn)甲烷菌如何做到這一點可以回答30多億年前的問題。
“早期地球沒有氧氣，當時的大氣中含有大量的甲烷和氫氣，”博伊德說。“這主要是由于這些產(chǎn)甲烷菌將氫氣和二氧化碳反應生成甲烷。突然之間，不知什么原因，甲烷開始減少，氧氣開始增加。那是大約24億年前。那么，發(fā)生了什么？”
Boyd的新論文研究了一種特定類型的產(chǎn)甲烷菌，它可以從周圍環(huán)境中分離和生物積累鎳，利用礦物質(zhì)作為營養(yǎng)源來支持生長。這些發(fā)現(xiàn)有助于區(qū)分關(guān)于數(shù)十億年前大氣甲烷減少的兩種競爭假說，這可能是由產(chǎn)甲烷菌數(shù)量減少引起的。
博伊德說，一種假設是，不斷變化的環(huán)境條件導致產(chǎn)甲烷菌和其他生物之間對環(huán)境資源的競爭加劇，導致產(chǎn)甲烷菌數(shù)量下降。另一種理論認為，早期地球上火山模式的變化導致可利用的鎳減少，導致產(chǎn)甲烷菌渴望這種重要元素。
然而，新論文中包含的研究發(fā)現(xiàn)，依賴鎳的產(chǎn)甲烷菌需要的鎳比以前認為的少得多。它們積累鎳的能力使得它們即使在鎳缺乏的情況下也能生存。
為了進行這些觀察，Boyd的研究小組在鎳含量不同的環(huán)境中培養(yǎng)產(chǎn)甲烷菌，觀察它們對不同條件的反應。通過測量微生物產(chǎn)生的甲烷量，他們能夠估計產(chǎn)甲烷菌的生長和存活情況。利用各種光譜技術(shù)，研究小組可以確定這些電池儲存了多少鎳。
Boyd研究產(chǎn)甲烷菌已經(jīng)將近20年了，這是他在MSU大學攻讀博士期間開始感興趣的一個探索方向。在那段時間的大部分時間里，他的工作得到了美國國家航空航天局的資助。
“生命起源時，沒有光合作用。支持生命的都是基于礦物的能量，”他說。“突然間，我們偶然發(fā)現(xiàn)了這一發(fā)現(xiàn)，這本質(zhì)上是微生物以一種原本不可能的方式獲取礦物質(zhì)并還原它們。大多數(shù)時候，礦物會被氧化，產(chǎn)生酸性礦井水，但這一過程不會這樣。”
Boyd說，更好地理解“生物采礦”過程可以讓人類開發(fā)對環(huán)境影響較小的采礦技術(shù)。這篇新論文中的發(fā)現(xiàn)代表了朝著這一可能性的又一科學進步。
博伊德說:“我認為這篇論文有三個特別之處。“一是我們證明了細胞可以從礦物質(zhì)中獲取鎳，這是以前沒有發(fā)現(xiàn)的。第二，他們可以在極低的濃度下獲得它。他們不需要太多，這違背了傳統(tǒng)的想法。第三是他們積累它，這是有意義的。如果你非常依賴某樣東西，而這些蟲子又非常依賴鎳，那么它們已經(jīng)找到了某種方法來確保未來有足夠的鎳。”
雖然科學概念和研究過程極其復雜，但博伊德說，這項工作的更大意義非常簡單，直接關(guān)系到地球如何成為其他生命形式并最終成為人類的可居住環(huán)境的永恒問題。正如生命起源研究中經(jīng)常出現(xiàn)的情況一樣，新的進展提出了新的問題，導致了持續(xù)的探索。
“理解是什么驅(qū)使這種轉(zhuǎn)變遠離甲烷大氣是至關(guān)重要的，”他說。“如果這種過渡狀態(tài)沒有發(fā)生，你和我就不會在這里談論它，因為我們需要大氣中的氧氣。從某種意義上說，理解環(huán)境的過去以及它是如何改變并允許復雜生命進化的，這不僅是理解我們?nèi)绾蝸淼竭@里，也是理解我們將走向何方的核心。”

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