微生物学家发现了固氮的新来源

2019-09-25 228螺旋体

微生物学家发现,在白蚁的肠道和淡水、海水中发现的一种细菌在固氮过程中起着重要作用。所有的生物体都需要这种元素才能生存。

在6月29日出版的《科学》杂志上,一个团队由国家科学基金会(NSF)资助的密歇根州立大学的微生物学家John Breznak报道,螺旋体——螺旋形和波浪状的细菌——是白蚁体内氮的重要来源,尽管白蚁以植物为食,缺乏氮,但白蚁仍能茁壮成长。

微生物学家发现了固氮的新来源

研究背景

虽然氮气占我们呼吸的空气的80%,但只有特定的微生物才能捕捉并利用它来生长——这一过程被称为固氮。一旦氮气被微生物“固定”,它就进入食物链,最终被动植物利用。

Breznak大约30年前开始研究白蚁和它们肠道微生物之间的共生关系,当时他发现细菌固氮发生在白蚁体内,可以满足60%的昆虫对氮的需求。但是这种固定作用的具体微生物还不清楚。1999年,Breznak与密歇根州立大学、加州理工学院的同事们取得了重大突破,他们将螺旋体从白蚁的肠子中分离出来,并将它们放在试管中培育,现在可以对它们进行详细检测。

“螺旋体不仅含有固氮基因,”Breznak说,“它们固氮的速率与活白蚁的一致。这是非常令人兴奋的,因为氮固定从未在这些迷人的、分布广泛的细菌中被描述过。”

微生物学家发现了固氮的新来源

研究内容

研究人员随后检查了其他螺旋体,发现在自由生活的水生螺旋体中也存在固氮现象,这意味着它们的影响是全球性的。他们还在牛的口腔和肠道内的螺旋体中发现了固氮基因,但这些螺旋体没有固氮功能——要么是因为这些基因不再具有固氮功能,要么只是在未知条件下才具有固氮功能。

微生物学家发现了固氮的新来源

后续研究

大多数人认为白蚁具有潜在的破坏性,但只有不到5%的白蚁会造成严重的破坏。根据Breznak的说法,它们作为死亡植物物质的分解者要重要得多。同样,许多人只在疾病的背景下才想到微生物,但他的团队对白蚁肠道的研究继续揭示出具有重要功能的新微生物,包括它们对动物营养的贡献。

“当一个人在不寻常的地方寻找时,他经常会发现有趣的事情发生,”他说。

引用

National Science Foundation. "Microbiologists Find A New Source Of Nitrogen Fixation; Corkscrew Bacteria In Termite Guts And Natural Waters Help Capture A Key Element." ScienceDaily. ScienceDaily, 29 June 2001.
www.sciencedaily.com/releases/2001/06/010629064322.htm.

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