古溫度是古環(huán)境重建的重要參數(shù)。已有研究表明,全球變暖對(duì)高等動(dòng)植物的多樣性具有顯著影響,但是,溫度變化對(duì)微生物有何影響目前尚不十分清楚。微生物分布廣、數(shù)量大、多樣性高,在全球元素循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)功能維持等方面發(fā)揮十分重要的作用,能否用微生物變化反映環(huán)境溫度是一個(gè)非常值得研究的科學(xué)問題。
趨磁細(xì)菌是一類能沿地磁場(chǎng)磁力線方向運(yùn)動(dòng)的微生物的總稱,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。這類細(xì)菌在自然界分布十分廣泛、易于磁收集且多樣性適中,可以作為研究微生物響應(yīng)氣候和環(huán)境變化的理想模式生物類群。
地質(zhì)與地球物理研究所地球深部結(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)師潘永信研究員等通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬研究,揭示了溫度變化對(duì)趨磁細(xì)菌數(shù)量和種群多樣性的影響。將相同來(lái)源的沉積物樣品在實(shí)驗(yàn)室置于不同溫度下保存約一個(gè)月發(fā)現(xiàn),9-26°C樣品中趨磁細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)非常相似,而37°C下趨磁細(xì)菌的多樣性有明顯差異,樣品中趨磁細(xì)菌的數(shù)量也顯著降低,這表明溫度升高可以顯著影響趨磁細(xì)菌數(shù)量及其種群多樣性。這項(xiàng)研究意義在于,可以利用沉積物中趨磁細(xì)菌古DNA信息反映其種群多樣性,作為古溫度估計(jì)的約束。有報(bào)道稱趨磁細(xì)菌合成磁小體磁鐵礦晶體的氧同位素比值也能反映細(xì)菌生長(zhǎng)環(huán)境的溫度。因此,趨磁細(xì)菌及磁小體在古環(huán)境研究中具有潛力。
該項(xiàng)研究成果近期已發(fā)表在Wiley出版集團(tuán)的《MicrobiologyOpen》上 (Wei Lin, Yinzhao Wang and Yongxin Pan. Short-term effects of temperature on the abundance and diversity of magnetotactic cocci. MicrobiologyOpen. 2012, 1(1): 53-63)。
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。