发现早期地球的固氮行为 不受重视的细菌成焦点

淡水Cadagno湖中的细菌紫硫细菌（上图，绿色和紫色），成焦以及用nanoSIMS测量的发现其单细胞固氮活性（下图，暖色表示高活性）。早期
（神秘的地球的固氮行点地球uux.cn报道）据cnBeta：氮对于所有的生命形式都是至关重要的：它是蛋白质、核酸和其他细胞结构的受重视一部分。因此，细菌能够将大气中的成焦气态氮转化为生物可利用的形式--铵，对于早期地球上的发现生命发展是非常重要的。然而，早期至今我们还没有弄清楚谁在早期地球上进行了这种所谓的地球的固氮行点固氮作用，以及在哪种酶的帮助下进行的。现在，位于不来梅的马克斯-普朗克海洋微生物研究所的研究人员表明，在类似于原生代海洋的贫瘠条件下，一个以前未被重视的细菌群体能够非常有效地固氮。
由于很难直接研究原生代海洋，来自不来梅马克斯·普朗克研究所的研究人员Miriam Philippi和Katharina Kitzinger及其同事用一个可比较的现代栖息地来代替它。瑞士的高山湖泊Cadagno与大多数其他湖泊不同，Cadagno湖是永久分层的，这意味着上层和下层的水不混合。紫硫细菌居住在上层含氧层和下层无氧和含硫层之间的过渡区，在那里，它们进行光合作用并氧化硫磺。
该研究的第一作者Philippi说："这组微生物化石的发现表明，至少在16亿年前的原生代，它们已经生活在我们的星球上。因此，这个湖和这些细菌代表了一个在许多方面与原生代海洋相似的系统。因此，它是如此适合于学习更多关于早期地球的演变过程。"
利用生物地球化学和分子分析的结合，Philippi及其同事发现，Cadagno湖中的紫硫细菌非常有效地固定氮。固氮是将活性不高的氮气转化为许多生物体可以使用的氮化合物，例如，藻类。"据我们所知，这是自然界中紫硫细菌固氮的第一个直接证据，"共同作者Katharina Kitzinger解释说。
"我们发现它们使用了现今最常见的酶，即钼制氮酶来做这件事。尽管这种酶并不罕见，但我们非常惊讶地在卡达诺湖发现了它。"这是因为水中只有很少的钼--就像在原生代的海洋中一样，这使得研究人员相信在早期地球上非钼制氮酶占主导地位。"现在我们知道，即使在低钼浓度下，钼制氮酶也能非常有效地工作。"
"第一个提示表明紫硫细菌可能部分地负责了原生代海洋的固氮作用，直到现在，人们普遍认为蓝细菌在当时进行了大部分的固氮作用，紫硫细菌在这个过程中的作用可能被低估了"。