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细菌无需光照即可自制氧气分解甲烷

  细菌不需要光来自制氧气来分解甲烷

  这个发现填补了地球演化的“缺失环节”
科技日报> 2010年3月27日星期六
华盛顿欧洲科学家发现细菌可以在无光条件下使用自己制造的氧气来分解甲烷气体。这一发现表明,细菌在植物出现之前开始产生氧气,弥补了地球进化中的“缺失环节”。相关研究成果发表在3月25日的“自然”杂志上。甲烷是一种化学稳定的气体,通常不会与强酸和碱反应。从理论上讲,真核生物可以在厌氧条件下使用硝酸盐来氧化甲烷,但以前使用这种反应的生物在自然环境或实验室中都没有发现。甲烷的微生物氧化仅考虑在氧气和硫酸盐条件下发生。直到2006年,Marc Struth和荷兰奈梅亨Radbod大学的合作者在一项微生物群落的研究中发现,在完全厌氧条件甲烷下,微生物群落可被硝酸盐脱氮氧化。现在,该大学的研究人员和法国和德国科学家的国际小组进一步研究发现,细菌可以在没有容易获得的氧源的情况下分解亚硝酸盐,并且在没有光的一氧化氮和氧气的情况下,然后使用氧气产生分解甲烷的能源。由于各自微生物的生长极其缓慢,而且在微生物群落中只有少量,荷兰研究人员不得不采用一种新的遗传分析方法 - 研究这些微生物的宏基因组学方法。他们首先分离水样中的基因片段,然后对基因进行测序和重构。研究人员感到惊讶的是,完整的基因组序列分析表明,亚硝酸盐减少缺乏特定的基因,细菌是氧依赖的。实验室的实验数据和基因组数据是矛盾的。为了找到细菌在亚硝酸盐的帮助下如何从稳定的甲烷氧化中获得能量,Max-Planck海洋微生物研究所的科学家也加入了这项研究工作。德国科学家通过微传感器和质谱分析确认了矛盾的真实性。将实验结果与基因组数据结合起来,科学家们认为只有细菌利用特殊的途径产生氧气来氧化甲烷,才是恰当的。然而,证明氧气生成是一项长期的任务,经过一年多的努力,凯瑟琳·埃特维奇博士终于成功地获得了实验证据,证明微生物可以从一氧化氮分子中释放一氧化氮氮和氧,甲烷可以随后被氧化。早些时候,科学家们认为地球上最早产氧的光养生物是海藻和蓝细菌。它们在大气从无氧到有氧的转变中起着关键的作用。现在,最新的研究成果使科学家们找到了一个新机制的线索。第一株植物出现在地球上之前就已经存在了细菌,细菌在地球进化过程中的作用将会补充地球进化中的“缺失环节”。同时,由于淡水农业土壤中存在大量的亚硝酸盐,因此通过使用肥料,新发现提供了在甲烷循环中使用肥料的机会。 (李山)
 

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