地球表面2/3的面積為海洋所覆蓋，全球海洋的平均深度為~3800 m（靜水壓力~38 MPa，相當(dāng)于380 個(gè)大氣壓）。深海微生物廣泛分布，包含了地球上~62%的生物圈。鐵還原細(xì)菌多具有呼吸多樣性和極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，不僅在地球表面，在地球深部和深海環(huán)境中也廣泛存在；它們廣泛參與了深海鐵元素的遷移、富集、轉(zhuǎn)化和沉淀過(guò)程。然而，對(duì)于海洋細(xì)菌尤其是深海鐵還原細(xì)菌，其在高靜水壓力下的鐵還原和礦化行為尚缺乏實(shí)驗(yàn)研究，例如海洋鐵還原細(xì)菌在高壓下的鐵還原速度和程度如何？其在高壓下是否仍然可以誘導(dǎo)鐵的礦化？如果是，高壓下的誘導(dǎo)礦化產(chǎn)物又有何特征？

針對(duì)以上科學(xué)問(wèn)題，地質(zhì)地球所地球深部結(jié)構(gòu)與過(guò)程研究室、中－法生物礦化與納米結(jié)構(gòu)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室博士研究生吳文芳及其導(dǎo)師潘永信研究員等，與上海交通大學(xué)王風(fēng)平教授課題組合作，以一株分離自西太平洋深海沉積物（~ 2000 m水深）的鐵還原細(xì)菌Shewanella piezotoleransWP3為研究對(duì)象，通過(guò)施加不同的靜水壓力（0.1 MPa，5 MPa，20 MPa 和50 MPa）模擬深海不同水深壓力環(huán)境，綜合利用透射電子顯微鏡（TEM）、粉晶X射線衍射（XRD）和室溫-低溫巖石磁學(xué)方法，研究了壓力對(duì)WP3異化鐵還原和礦化過(guò)程及產(chǎn)物的影響（圖1）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在高達(dá)50 MPa （相當(dāng)于~5000 m水深）的靜水壓力下，鐵還原細(xì)菌WP3仍可以利用水合氧化鐵作為電子受體，將Fe(III)還原。從0.1 MPa到50 MPa，隨著靜水壓力的增加，F(xiàn)e(III)的還原速率減慢。TEM和XRD結(jié)果顯示W(wǎng)P3在高靜水壓力下的礦化產(chǎn)物為納米級(jí)的磁鐵礦顆粒，粒徑小于10 nm。隨著壓力升高，磁鐵礦顆粒的粒徑/結(jié)晶度略有增加。模擬實(shí)驗(yàn)暗示了鐵還原細(xì)菌參與深海鐵元素循環(huán)的潛在貢獻(xiàn)，為進(jìn)一步研究細(xì)菌參與海洋鐵礦物形成，如前寒武紀(jì)條帶狀鐵建造等提供了重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。