教科书知识颠覆发现三合一微生物

导读 一组研究人员现在已经能够证明,自然界中与环境相关的微生物具有令人难以置信的高度生物多样性。这种多样性至少是之前已知的4.5倍。研究人...

一组研究人员现在已经能够证明,自然界中与环境相关的微生物具有令人难以置信的高度生物多样性。这种多样性至少是之前已知的4.5倍。研究人员最近在《自然通讯》和《FEMS微生物学评论》杂志上发表了他们的发现。

微生物的隐藏世界经常被忽视,尽管许多与气候相关的过程都受到微生物的影响,而微生物通常与细菌和古细菌(“原始细菌”)群体中令人难以置信的物种多样性有关。

例如,硫酸盐还原微生物将海洋沉积物中三分之一的有机碳转化为二氧化碳。生成有毒的硫化氢。从积极的一面来看,硫氧化微生物很快将其用作能源并使其无害。

“这些过程在湖泊、沼泽甚至人类肠道中也发挥着重要作用,以保持自然与健康的平衡,”莱布尼茨研究所微生物系主任、莱布尼茨研究所微生物系主任、莱布尼茨研究所教授MichaelPester教授说。布伦瑞克工业大学微生物学。一项研究更详细地检查了其中一种新型微生物的新陈代谢,揭示了以前无法实现的多功能性。

微生物稳定生态系统

硫循环是地球上最重要和最古老的生物地球化学循环之一。同时,它与碳、氮循环密切相关,凸显了其重要性。它主要由硫酸盐还原和硫氧化微生物驱动。在全球范围内,硫酸盐还原剂每年转化大约三分之一到达海底的有机碳。作为回报,硫氧化剂消耗了海洋沉积物中约四分之一的氧气。

当这些生态系统变得不平衡时,这些微生物的活动会迅速导致氧气耗尽和有毒硫化氢的积累。这导致动物和植物无法再生存的“死亡区”的形成。这不仅会造成经济损失,例如对渔业的破坏,还会因当地重要休闲区的破坏而造成社会损失。因此,了解哪些微生物保持硫循环平衡以及它们如何做到这一点非常重要。

已发表的结果表明,硫酸盐还原微生物的物种多样性至少包括27个门(菌株)。此前,人们只知道六个门。相比之下,目前动物界已知有40个门,其中脊椎动物仅属于脊索动物门这一门。

新发现的多功能细菌种类

研究人员能够将其中一种新型“硫酸盐还原剂”归入很少研究的酸杆菌门,并在生物反应器中对其进行研究。

利用环境微生物学的尖端方法,他们能够证明这些细菌可以从硫酸盐还原和氧气呼吸中获取能量。在所有已知的微生物中,这两种途径通常是相互排斥的。与此同时,研究人员还证明,硫酸盐还原性酸杆菌可以分解复杂的植物碳水化合物,例如果胶,这是“硫酸盐还原剂”的另一种以前未知的特性。

研究人员因此彻底颠覆了教科书知识。他们表明,在缺氧条件下,复杂的植物化合物不仅可以像以前认为的那样通过不同微生物的协调相互作用来降解,而且还可以通过捷径由单一细菌物种降解。

另一个新发现是这些细菌可以利用硫酸盐和氧气来达到此目的。DSMZ和布伦瑞克工业大学的研究人员目前正在研究新发现如何影响碳和硫循环的相互作用以及它们如何与气候相关过程联系起来。