趋磁细菌在铁元素地球化学循环中的驱动作用

摘要

近年来，对典型环境中趋磁细菌的多样性、地理分布特征和磁小体形成机制进行了较系统的研究，发现趋磁细菌在自然界水环境和沉积环境中广泛分布，数量可达105-107个/cm3。发现了多种不同类群的趋磁细菌，在系统发育上分别属于变形菌门和硝化螺旋菌门，并对其中一些代表性种群进行了深入的分子微生物学和磁学鉴定。发现趋磁细菌的地理分布特征与高等生物类似，受现代环境和地史过程相互整合共同驱动。通过定量分析现代环境和地史过程的相对贡献，发现前者在趋磁细菌地理分布中发挥更重要的作用，其中水体盐度、硫酸盐、温度、地磁场强度、氧化还原电位和总铁等可能是影响趋磁细菌大尺度分布的重要驱动因子。此外，结合分子生物学和宏基因组学分析技术，在一些未培养趋磁细菌的基因组中发现了调控磁小体形成的关键矿基因片度—磁小体岛，从分了水平上揭示了环境趋磁细菌生物矿化的机理。上述研究结果为讨论自然界铁循环中趋磁细菌的贡献提供了依据。rn 根据趋磁细菌群落多样性研究结果，结合其地理分布特征，对趋磁细菌驱动铁元素循环的贡献进行了评估，显示全球趋磁细菌每年可合成约10g kg的磁铁矿。来自化石的证据表明趋磁细菌可能在19亿年前就已经出现(Chang et al.,1989)，因此，自然界趋磁细菌在全球铁元素循环和地质历史时期铁矿的形成中发挥了重要作用。