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AEM:生物磁学研究成果(二):野生型趋磁细菌研究
2009-06-29 | 作者: | 【 】【打印】【关闭

 

趋磁细菌“Candidatus Magnetococcus yuandaducum”的磁滞回线 (a), 一阶反转曲线图 (b) 和低温磁学性质 (c)

 

近日, 美国微生物学会权威期刊Applied and Environmental Microbiology2008IF: 3.801)发表了我所生物地磁学实验室有关野生型趋磁细菌磁学性质、系统进化和成链机制方面的最新研究成果(Lin and Pan. Uncultivated magnetotactic cocci from Yuandadu park in Beijing, China. Applied and Environmental Microbiology, 2009, 75: 4046-4052点击此处下载该文

自然界中许多生物能够在体内矿化形成磁铁矿颗粒并利用地磁场定向导航。趋磁细菌 (magnetotactic bacteria) 就是一类典型的生物矿化细菌。它们能在体内合成纳米级大小且呈链状排列的磁性颗粒(磁铁矿或胶黄铁矿),称为磁小体(magnetosomes)。通过这些磁性颗粒, 趋磁细菌能感受外部地球磁场并沿着磁力线或逆着磁力线游动从而到达其最适生存环境。趋磁细菌在淡水和海洋沉积物中普遍存在,因此在铁元素循环中扮演着重要角色。此外,细菌成因的磁铁矿对沉积物剩磁也有重要贡献,因而研究其磁学特征具有古地磁和环境意义。趋磁细菌的多样性和成矿机理研究对揭示高级生物体内磁铁矿的形成和功能具有重要的参考价值。

我所地球深部结构与过程研究室博士研究生林巍和导师潘永信研究员对北京元大都公园中发现的野生型球状趋磁细菌进行了详细岩石磁学、分子生物学和电子显微镜研究。他们的研究结果表明该类趋磁细菌位于变形菌门α-变形菌纲(Alphaproteobacteria) 在系统发育上属于同一种群,并可能具有不同于其他已知趋磁细菌的特殊磁小体成链模式。这些趋磁球菌直径为1.5-2.5 μm,体内含有3162个六面体棱柱状磁小体,其大小为30115 nm。他们还发现细胞内磁小体链的数目不能用来作为鉴别趋磁细菌种类的标准。系统的岩石磁学研究发现该趋磁细菌体内的磁小体链间具有较强的磁相互作用,其Verwey转换温度为108 K,低于标准化学计量的磁铁矿。此外,这类球状趋磁细菌的δFCZFC的比值为2.03,支持Moskowitz 检验的可行性。综合分子生物学和岩石磁学研究结果,他们将元大都球状趋磁细菌鉴定为暂定种“Candidatus Magnetococcus yuandaducum”。

系统发育和磁学性质一直是趋磁细菌研究的热点,但是由于受到培养条件和收集方法的限制,对环境中野生型趋磁细菌的相关研究还很少涉及。该研究利用岩石磁学和微生物学学科交叉的优势,系统地报道了该类野生型趋磁细菌的特征,该结果对进一步了解趋磁细菌的系统进化、成链机制和磁学性质具有重要意义。

 
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