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地下深部发现不依赖光合作用的蓝细菌

已有 1319 次阅读 2018-10-16 23:50 |个人分类:科研感悟|系统分类:科研笔记| 地下深部生物圈, 蓝藻, 氢气

    蓝细菌是地球上最古老的生命形式之一,同时也是地球从无氧环境变为有氧环境的关键驱动力,并进一步导致了地球生命的大爆发,因此蓝细菌在地球演化历史的长河中扮演重要角色。蓝细菌具有极强的生存能力,可以在大多数的地球表层环境中发现(从海洋、河流、土壤、沙漠、冰川、盐湖、热泉、酸性矿坑废水等各类环境中),但迄今为止,我们对蓝细菌的认识停留在:它们的生态范围仅限于阳光可以照射的地方近期来自于马德里的西班牙天体生物学中心的Puente-Sánchez教授和他的同事从西班牙一个废弃的采矿场采集了从表层到地下深部的连续的岩芯样品(图1)结果表明,在这个地球表面500米以下缺水且阳光无法到达的地方,充满了各种类型的微生物群落,令人诧异的是,那些通常只能依赖光合作用生存的微生物蓝细菌却在其中占主导地位(Puente-Sánchez et al., 2018)

1 地下深部岩芯样品中发现大量微生物

研究人员还发现,不同深度岩芯中,蓝藻最丰富的地方的氢气含量最低。结合地球化学、显微技术、宏基因组学及相关技术综合分析其潜在代谢方式(图2),发现这些蓝细菌可能会利用氢气作为能量来源支持自身化能自养生长。这些研究结果使得该团队提出:蓝藻能够从氢气中获取能量,并且这一代谢方式可能是其能够在地球深部岩石定殖的先锋物种的重要因素。

 2 样品的获得及其分析方法

    这项研究使人类对蓝细菌分布的边界的认识从地表拓展到地下深部,而地下深部的蓝细菌对周边环境的适应机理以及蓝藻如何在地下黑暗中茁壮成长,可能为我们研究光合作用的起源和演化提供重要依据。虽然蓝细菌的暗代谢亟待深入研究,对更多地下深部来源的样品的分析将增进人们对蓝细菌的认识。该研究结果同时也表明,蓝细菌可能在深地生物圈中作为主要生产者发挥重要作用。同时为研究这种以前未知的蓝藻生态位的描述为模型的起源和进化提供了基础,也为星外生命的探索提供了新的思路。


参考文献:

Puente-Sánchez et al. 2018. PNAS@地下深部蓝细菌.pdf

Puente-Sánchez, F., Arce-Rodríguez, A., Oggerin, M., García-Villadangos, M., Moreno-Paz, M., Blanco, Y., et al. (2018). Viable cyanobacteria in the deep continental subsurface. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. doi: 10.1073/pnas.1808176115.

参考文献相关链接:

1. http://www.pnas.org/content/early/2018/09/26/1808176115

2. https://www.nature.com/articles/d41586-018-06911-2




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1 刘全稳

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