
一种古老的生活形式可以在火箭燃料中使用成分来获得能源,这表明具有这种奇怪能力的生物比任何人想象的都要多样化。
新发现可能会洞悉地球早期的生活历史,以及像我们这样使用反应性化学物质(如氧气)的代谢的演变。
称为考古学闪耀,今天微生物生活在极端环境中,例如极热的热液通风口。它是古细菌的成员,这是生命的三个领域之一。 (其他领域是细菌,原核生物,以及带有核的细胞或真核生物的生物,包括人类和其他多细胞生命。)古细安是地球上最古老的生命形式,被认为至少是27亿年前的 - 而且它们可能比这更老。他们经常生活在没有氧气或其他许多生物的环境中。
一群荷兰研究人员发现A. Fulgidus代谢高氯酸盐,一种与四个氧原子相关的氯原子。此外,微生物以不同于已知的古细菌或细菌的方式做到这一点 - A. Fulgidus缺少一种其他细菌用来分解高氯酸盐的酶之一。 [在照片中:古细菌变成大盐湖粉红色这是给出的
有毒地球
当与钾结合使用时,高氯酸盐被用作烟花中的成分,当与铵结合使用时火箭燃料中的成分。但这也自然地发生在智利的阿塔卡玛(Atacama)之类的沙漠中,并且在地球早期甚至火星上都可能更加丰富。最近,好奇心的流浪者发现了可能洛克斯特(Rocknest)高氯酸盐的证据“火星大风火山口上的一块沙子 - 暗示该化合物可能存在于整个红色星球上。
自从A. Fulgidus研究人员是一种早期生物体,怀疑高氯酸盐当时也存在,并且代谢它的能力是适应各种剧毒化学物质的一部分,其中许多是氧化剂。氧化剂将电子从其他分子带走。这样的化学物质往往对许多微生物具有相当毒性,因为它们破坏了它们的新陈代谢或细胞壁。
“使用高氯酸盐早期祖先微生物因此,可能是微生物代谢中高度氧化化合物的第一批入口之一,甚至可能是在光合作用演变之前。
氧气是另一种氧化剂(因此是名称),也是高度反应性的。在植物进化之前,大气中没有任何东西。实际上,氧气如此活性它可以杀死某些类型的古细菌和许多细菌。生物必须适应使用这种化学物质,或者一旦植物的祖先蓝细菌开始将氧气倾倒到空中。人类的线粒体是这种适应的遗产,它涉及将氧气的细胞纳入其他生命形式,从而使它们可以忍受新的气氛。这里的发现可能提出了其他氧化化学物质之前发生的策略。
微生物的食性方法
其他可以呼吸的细菌吃高氯使用涉及专门酶的两步过程,该酶将高氯酸盐转化为氯酸盐 - 具有两个而不是四个氧原子 - 然后将氯酸盐分离为氯和氧气。
A. FulgidusLiebensteiner和他的同事发现,这不行。尽管它使用类似于已知细菌的酶来执行第一步,但它没有破坏氯酸盐的酶。反而,A. Fulgidus代谢使用称为硫化物的硫化合物,在不受任何酶控制的反应中,而是在两组化学物质之间自然发生的。
硫化物(带负电荷的硫原子)通过将氧气与氯中分离并在硫化物中添加氧原子,从而使更高氧化的硫化合物(如硫酸盐和氯)反应。
这对微小的生物具有额外的好处:它可以使用硫化合物产生能量,并且使用该能量会产生更多的硫化物。随着硫化物的“再生”,它可以与从破坏高氯酸盐的反应中释放出更多的氯酸盐分子反应。
“似乎A. FulgidusLiebensteiner在一封电子邮件中写道:“依靠这些非生物和生物反应的相互作用,以便与高氯酸盐一起成长。”
另一个特征的A. Fulgidus是它生活在没有氧气的炎热,高压环境中。该生物是在水下火山通风口中发现的,在水的沸点附近的温度(140至203华氏度)(60至95摄氏度)之间很高兴。这很像是地球上的25亿年前的条件,当时地球的大气没有氧气,因为植物尚未进化。此外,火山活动更加激烈。 [地球上最艰难的环境这是给出的
研究了生长代谢细菌的环境工程副教授罗伯特·内伦贝格(Robert Nerenberg)指出A. Fulgidus仅在仅存在硫的环境中,才能代谢高氯酸盐。研究团队为了清除环境中的任何氧气而做到了这一点,但内伦伯格说,有趣的是,在存在氯的情况下,细菌代谢了这些代谢而不是高氯酸盐。 (氯酸盐是高氯酸盐的,氧原子较少)。所以A. Fulgidus'“偏爱”可能不是用于高氯酸盐的。
他说,问题是为什么任何生物(细菌或古细菌)都会保留在可能不需要的数十亿年后代谢高氯酸盐的能力。他说:“通常,如果某些基因没有选择性压力,则在一段时间后停止工作。” “必须有一些好处。”但是,这有点谜。
Liebensteiner说他不想推测这意味着什么进化数十亿年前,因为证据还不够。他指出,其他科学家表明,在高氯的形成的地方,例如沙漠,高氯酸盐会倾向于积累,因为高氯酸盐相对稳定(即,酶在细菌和古细菌中没有酶的作用,它在没有很多热量的情况下与任何反应并没有反应)。但是它并没有陷入困境。
利本斯泰恩说:“这就是人们开始得到由于细菌活动而开始思考的一点,[高氯酸盐]没有积累。”
以及事实A. Fulgidus具有分解类似于已知细菌的高氯酸盐的途径,但缺乏一种酶,表明,至少有几种方法可以在单细胞生命形式中发展过氯酸酯代谢(自发或通过基因转移)。
需要做更多的工作,以查看其他古细菌,甚至在细菌中是否发生这种新陈代谢。 “这绝对意味着[A. Fulgidus]可能比人们想象的要多样化。”他说。
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