在肮脏的玻璃器皿中发现了以金属为食的细菌

2020-11-04 126细菌

在肮脏的玻璃器皿中发现了以金属为食的细菌。加州理工学院的微生物学家发现了以锰为食的细菌,并将金属作为它们的热量来源。早在一个多世纪前就有人预测这种微生物的存在,但直到现在才被发现或描述。

在肮脏的玻璃器皿中发现了以金属为食的细菌

加州理工学院环境微生物学教授贾里德-利德贝特说:"这是第一个被发现的以锰为燃料来源的细菌。"他与博士后学者余杭合作,在7月16日的《自然》杂志上描述了这一发现。"自然界中微生物的一个奇妙之处在于,它们可以代谢看似不太可能的物质,比如金属,产生对细胞有用的能量。"

该研究还揭示,细菌可以利用锰将二氧化碳转化为生物质,这一过程被称为化学合成。此前,研究人员知道有一些细菌和真菌可以氧化锰,或者剥夺锰的电子,但他们只是推测尚未被发现的微生物可能能够利用这一过程来推动生长。

研究内容

Leadbetter在使用一种轻盈的、类似白垩的锰进行不相关的实验后,偶然发现了这种细菌。他在离开加州理工学院几个月到校外工作之前,曾将一个沾有该物质的玻璃瓶留在加州理工学院办公室的水槽里用自来水浸泡。当他回来时,罐子上涂满了黑色的物质。

"我想,'那是什么?"他解释说。"我开始怀疑是否是寻找已久的微生物所为,所以我们系统地进行了测试,以弄清这一点。"

黑色涂层其实是新发现的细菌产生的氧化锰,很可能来自自来水本身。"有证据表明,这些生物的亲属居住在地下水中,帕萨迪纳的一部分饮用水是从当地的含水层中抽出来的。"他说。

锰是地球表面最丰富的元素之一。锰的氧化物以深色、块状物质的形式存在,在自然界中很常见;它们在地下沉积物中被发现,也可以在水分配系统中形成。

"有一整套关于饮用水-分配系统被锰氧化物堵塞的环境工程文献,"Leadbetter说。"但是,这种物质是如何以及出于什么原因在那里产生的,一直是个谜。显然,许多科学家已经考虑到利用锰作为能源的细菌可能是罪魁祸首,但直到现在才有支持这一想法的证据。"

研究意义

在肮脏的玻璃器皿中发现了以金属为食的细菌,这一发现有助于研究人员更好地理解地下水的地球化学。众所周知,细菌可以降解地下水中的污染物,这一过程称为生物修复。在这样做的时候,几种关键的生物会 "还原 "氧化锰,这意味着它们会向氧化锰捐赠电子,这种方式类似于人类在空气中使用氧气的方式。科学家们一直想知道,氧化锰首先是从哪里来的。

"我们发现的细菌可以产生它,因此它们享受的生活方式也可以为其他微生物提供它们执行我们认为有益和理想的反应所需的东西,"Leadbetter说。

研究结果还可能与理解点缀在海底大部分地区的锰结核有关。这些圆形金属球,可以像柚子一样大,早在19世纪70年代HMS挑战者号的巡航中就被海洋研究人员所认识。自那时起,在地球的许多海洋底部都发现了这种结核。近年来,采矿公司一直在计划收获和开发这些结核,因为经常发现稀有金属集中在其中。

但对于这些结核是如何形成的,却知之甚少。Yu和Leadbetter现在想知道,与他们在淡水中发现的类似的微生物是否会起到作用,他们计划进一步研究这个谜团。"这强调了在海洋锰结核被开采破坏之前更好地了解海洋锰结核的必要性,"Yu说。

"Jared和Hang的这一发现填补了我们对地球元素周期的理解中的一个重大知识空白,并增加了锰这种神秘但常见的过渡金属塑造我们星球上生命进化的多种方式,"加州理工学院地球生物学教授Woodward Fischer说。

引用

California Institute of Technology. "Bacteria with a metal diet discovered in dirty glassware: Finding ends a century-long search for microbes that live on manganese." ScienceDaily. ScienceDaily, 15 July 2020. .

上一篇下一篇