如何以及为什么深海组古菌和细菌使碳元素?

彩色扫描显微镜图像显示红色球形细胞紧紧地粘在一起在一个细长的安排

来源:©科学照片库

甲烷八叠球菌属巴氏细菌深海热液喷口周围发现,发现了一种生物生产碳元素

深海微生物产生碳元素被发现来自美国和德国的研究人员。而细菌降解碳元素已经知道了一个世纪以来,这是第一次发现了生物生产它。

碳在自然界中存在广泛的氧化态。元素碳的氧化态的零,通常发生在两种形式之一:在高温高压下形成高度有序的结晶状态如钻石,和不完全燃烧形成的非晶黑碳的生物材料。之前一直没有证据,然而,有生化途径产生碳元素。

现在,研究人员已经确定了两个微生物组,发现在加利福尼亚和海湾的深海热液喷口附近地中海的泥火山,分别,似乎biosynthesise黑碳。厌氧产甲烷古菌和硫酸盐还原细菌组成的,他们生产黑色材料特征类似于无序石墨和无定形碳。当团队分析了材料的拉曼光谱,他们发现它是元素碳。

特写照片显示片状物质包含主要色调的光琥珀还黑

来源:©科学/美国科学促进会

神秘的黑色物质中发现深海微生物菌落(比例尺200µm)原来是元素碳,而琥珀的颜色是由于细菌细胞色素

但确切的机制和酶活性参与生产目前仍不清楚。研究小组表明,它可能会通过一个热力学有利的二氧化碳和氢转化为二氧化碳和水。

为什么微生物产生元素碳还需要进一步的研究。可能的答案包括他们使用它作为一个脚手架材料在与其他生物之间的互动或作为还原剂转移的手段之间的共生微生物生活在同一组。另外,碳材料的电导率可能意味着生物使用它们来促进电子转移过程。