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微生物学家发现饲养金属的细菌，结束了一个世纪长的搜索

时间：2022-04-20 14:25:06 来源：

由CALTECH团队发现的细菌产生的锰氧化物结节。结节的直径通常为约0.1至0.5毫米。图像是扫描电子显微照片，具有假色彩。

寻找结束了一个世纪长的搜索锰的微生物。

CALTECH微生物学家已经发现了在锰喂养的细菌，并使用金属作为热量来源。预计此类微生物存在于一个世纪以前，但直到现在没有发现或描述。

这些是第一个发现使用锰作为他们燃料来源的细菌，Caltech的环境微生物学教授说，与博士后学者杭宇合作说明了7月16日期刊自然的调查结果。“本质上的微生物的一个精彩方面是它们可以代谢看起来不太可能的材料，如金属，产生对细胞的能量。”

该研究还表明，细菌可以使用锰将二氧化碳转化为生物量，是一种称为化学合成的过程。以前，研究人员知道可以氧化锰的细菌和真菌，或者剥离电子，但它们仅推测尚未识别的微生物可能能够利用该过程来推动增长。

Leadbetter在使用光线，粉笔样形式的锰进行无关的实验后偶然发现细菌。他留下了一个玻璃罐，弄脏了物质，在他的卡特克办公室水槽中浸泡在自来水，然后离开了几个月的时间来营业校园。当他返回时，罐子涂有暗材料。

“我想，'那是什么？”“他解释道。“我开始想知道长期追捧的微生物可能是负责任的，所以我们系统地执行了对p的测试。”

事实上，黑色涂层实际上是由新发现的细菌产生的氧化锰，这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，一部分帕萨迪纳的饮用水从当地含水层泵出来，”他说。

锰是地球表面中最丰富的元素之一。锰氧化物采用黑暗，浓稠的物质的形式，并且本质上是常见的;它们已被发现在地下沉积物中，也可以在水分配系统中形成。

“饮用水分配系统存在一整套环境工程文献，氧化锰堵塞，”Leadbetter说。“但是如何以及由于这种材料产生的原因以及仍然存在谜。显然，许多科学家们考虑过使用锰的能量的细菌可能是负责任的，但是直到现在，支持这个想法的证据不可用。“

该发现有助于研究人员更好地了解地下水的地球化学。众所周知，细菌可以降解地下水的污染物，一种称为生物化的过程。这样做时，几个关键的生物将“减少”氧化锰，这意味着它们向其捐赠电子，以类似于人类如何在空气中使用氧气的方式。科学家们想知道锰氧化物在第一位置。

“我们发现的细菌可以生产它，因此他们享受了一种生活方式，这些生活方式还用于提供其他微生物，其中他们需要执行我们认为有益和所需的反应，”Leadbetter说。

研究结果也可能与理解少数海底的锰结节相关的相关性。这些可以像葡萄柚一样大的圆形金属球，早在1870年代的HMS挑战者的巡航中已知海洋研究人员。从那时起，已经发现这种结节在地球上许多海洋的底部排列。近年来，采矿公司一直在制定计划收获和利用这些结节，因为罕见的金属通常被发现集中在其中。

但是，关于结节如何形成一点。Yu和Leadbetter现在想知道微生物是否类似于他们在淡水中发现的东西可能发挥作用，他们计划进一步调查神秘。“这种强调需要在通过采矿摧毁之前更好地了解海洋锰结节，”俞说。

“从贾里德和悬挂的这种发现填补了我们对地球的元素周期的理解中的一个主要的智力缺口，并增加了锰，锰，一种普通过渡金属的佩戴方式，这些方式形成了我们星球上的生命的演变，”伍德华说CALTECH的Geobiology教授菲舍尔，并没有参与该研究。

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参考：“细菌浓缩术通过锰氧化”由Hang Yu和Jared R. Leadbetter，7月16日2020年，Nature.Doi：
10.1038 / S41586-020-2468-5

该研究由NASA和CALTECH提供资金。


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