产甲烷微生物的种间电子传递

摘要

地球的太古时代为厌氧世界.强烈的紫外线穿过大气层直接射到地球表面,使生命只能在远离紫外线的深部区域生存.最早诞生的原始生命可能是产甲烷菌(古菌)和产乙酸菌(细菌),它们利用H2作为能源物质还原CO2,分别产生甲烷和乙酸.缺氧条件下，微生物可依靠硫酸盐和铁锰氧化物等氧化性物质进行厌氧呼吸。铁锰氧化物在环境中广泛分布，但往往呈固相状态，难以被吸收利用。为利用固相电子受体，微生物必须依靠胞外电子传输。目前已知，胞外电子传递有两类基本途径，一类是通过分布在周质空间并向胞外伸展的细胞色素c蛋白，这些蛋白可形成纤毛，便于将电子最终传递给固相铁；另一类是通过产生还原性分子并分泌至胞外，这些分子在胞外起电子穿梭体的作用，将电子从细胞传递到固相受体。最新研究表明，微生物的呼吸活动不仅可将电子传递给胞外的固相电子受体，而且还可将电子直接传递到固相电极或被另一类微生物接受利用，其电子的传递途径还可通过更具传奇色彩的纳米电线和电缆。目前，该研究方向的发展方兴未艾。将报告产甲烷菌和互营细菌共同参与的脂肪酸厌氧氧化过程中，胞外电子传递的最新研究进展。