近日,我所地球深部結(jié)構(gòu)與過(guò)程研究室古地磁與年代學(xué)實(shí)驗(yàn)室、中-法生物礦化與納米結(jié)構(gòu)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室林巍博士及其合作導(dǎo)師潘永信研究員等關(guān)于趨磁細(xì)菌的最新研究成果,發(fā)表在著名美國(guó)微生物學(xué)會(huì)期刊Applied and Environmental Microbiology上,該文也被選為2月15日新一期的封面文章(Wei Lin, Jinhua Li and Yongxin Pan. Newly isolated but uncultivated magnetotactic bacterium of the phylum Nitrospirae from Beijing, China. Appl. Environ. Microbiol. 2012, 78: 668-675)。
趨磁細(xì)菌發(fā)現(xiàn)于上世紀(jì)60-70年代,是一類(lèi)能沿磁場(chǎng)磁力線(xiàn)方向運(yùn)動(dòng)的微生物的總稱(chēng),它們?cè)隗w內(nèi)合成磁鐵礦 (Fe3O4) 或膠黃鐵礦 (Fe3S4) 磁小體,多呈鏈狀排列,因而能感知地球磁場(chǎng)。這些穩(wěn)定單疇磁性礦物在細(xì)菌死亡后隨碎屑礦物沉積,構(gòu)成了沉積物磁性的貢獻(xiàn)者。同時(shí),由于單個(gè)趨磁細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)含鐵量可達(dá)細(xì)胞干重的2-4%,比普通細(xì)菌的含鐵量高出100多倍,這些微生物在淡水和海洋環(huán)境中廣泛存在,它們?cè)谧匀唤玷F元素循環(huán)中起著重要作用,也是研究生物礦化的模式材料。因此,近年來(lái)趨磁細(xì)菌已成為地學(xué)和微生物學(xué)研究的熱點(diǎn)。
林巍等針對(duì)北京地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的一類(lèi)趨磁細(xì)菌進(jìn)行了詳細(xì)的顯微觀測(cè)、磁學(xué)分析和生物學(xué)研究,發(fā)現(xiàn)這類(lèi)呈橢球形("西瓜狀")的趨磁細(xì)菌在系統(tǒng)發(fā)育上屬于較古老的硝化螺旋菌門(mén) (Nitrospirae),單個(gè)細(xì)胞內(nèi)含有200-300個(gè)鏈狀排列的子彈頭狀磁小體。高分辨率透射電子顯微鏡分析和低溫巖石磁學(xué)測(cè)量表明,這些子彈頭磁小體的成分為磁鐵礦。對(duì)趨磁細(xì)菌數(shù)量、磁小體含量以及沉積物天然剩磁等系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn),這類(lèi)新型趨磁細(xì)菌對(duì)湖泊表層沉積物的天然剩磁貢獻(xiàn)顯著(>10%)。此外,結(jié)合對(duì)全球已知的硝化螺旋菌門(mén)趨磁細(xì)菌分析發(fā)現(xiàn),這些趨磁細(xì)菌可以分為四個(gè)進(jìn)化分支,要高于原先估計(jì),表明它們?cè)谧匀唤缰芯哂泻芨叩亩鄻有?。這些新結(jié)果為進(jìn)一步揭示沉積物中磁性礦物的生物來(lái)源及其對(duì)磁性的貢獻(xiàn)提供了依據(jù)。
本研究工作得到中國(guó)科學(xué)院和國(guó)家自然科學(xué)基金資助。