新發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌利用錳來生長，將金屬轉(zhuǎn)化為大約半毫米寬的氧化錳塊，如這張彩色掃描電子顯微照片所示?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)了已知的第一種使用金屬錳生長的細(xì)菌。研究人員只需要看辦公室水槽就可以了。
“這絕對是一個關(guān)于機緣巧合的有趣故事，”加州理工學(xué)院的環(huán)境微生物學(xué)家JaredLeadbetter說。他和同為加州理工學(xué)院環(huán)境微生物學(xué)家的HangYu在7月16日的《自然》雜志上報告了他們的偶然發(fā)現(xiàn)。
Leadbetter一直在研究玻璃罐中一種名為碳酸錳的粉紅色化合物。在清理罐子時遇到麻煩后，他用自來水裝滿并浸泡。10周后，當(dāng)他在外地任教后回來時，罐子里的東西已經(jīng)變成了一種黑色的硬殼材料。
利百特知道，科學(xué)家們長期以來一直懷疑細(xì)菌可以利用錳來促進生長。一個多世紀(jì)前，研究人員發(fā)現(xiàn)細(xì)菌可以從氮、硫、鐵和錳等化學(xué)元素中借用電子。在某些情況下，細(xì)菌甚至可以利用這些電子來促進生長，就像人類利用飲食中碳水化合物中的電子獲取能量一樣。但是沒有人發(fā)現(xiàn)可以將電子從錳轉(zhuǎn)化為能量的細(xì)菌。
當(dāng)細(xì)菌確實從錳中借用電子時，它們會將金屬轉(zhuǎn)化為一種稱為氧化錳的深色物質(zhì)。地球上到處都有氧化錳——從地殼中的沉積物到海底再到飲用水。而且，事實證明，在Leadbetter的玻璃罐中。
他想知道氧化他的錳的細(xì)菌是否可能是真正利用錳生長的難以捉摸的物種。“也許我最好不要把它倒進水槽，”他想。
Leadbetter和Yu首先在罐子里鑒定出大約70種細(xì)菌，這些細(xì)菌很可能來自自來水。然后，兩人分離出兩種細(xì)菌，當(dāng)它們一起存在時，會產(chǎn)生氧化錳。給予碳酸錳，這些細(xì)菌呈指數(shù)倍增。隨著細(xì)菌數(shù)量的增加，氧化錳的產(chǎn)生率也隨之增加，這表明細(xì)菌正在使用錳作為燃料。
該團隊將新發(fā)現(xiàn)的物種命名為“CandidatusManganitrophusnoduliformans”和Ramlibacterlithotrophicus。研究人員還不知道每個物種的確切作用。兩者都可能是錳產(chǎn)生能量不可或缺的一部分，或者其中一個可能是主要驅(qū)動力。
布萊克斯堡弗吉尼亞理工大學(xué)的環(huán)境科學(xué)家艾米·普魯?shù)?AmyPruden)說，這些發(fā)現(xiàn)可以幫助研究人員管理污染飲用水的氧化錳，她沒有參與這項研究。“既然我們知道錳氧化劑是誰，我們就可以開始在飲用水系統(tǒng)中尋找它們，也許我們可以找到更好的控制方法。”
Leadbetter懷疑類似的細(xì)菌也可能是造成海底葡萄柚大小的氧化錳球的原因，這些氧化錳球于1870年代首次被發(fā)現(xiàn)，這讓科學(xué)家們感到困惑。他想在那里和其他地方尋找更多使用錳作為能量的細(xì)菌的例子。
“讓我們看看能否在其他環(huán)境中找到這些生物，”Leadbetter說。“不只是我的水槽。”
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