中科院地质地球所 科研人员提出微生物趋磁性古老单起源新模型

本报讯 中科院地质地球所地球与行星物理重点实验室生物地磁学研究团队研究员林巍、潘永信等，联合澳大利亚国立大学和美国内华达大学拉斯维加斯分校的合作者，开展了迄今规模最大、跨越南北半球的趋磁细菌多样性和宏基因组研究。相关研究成果近日发表在《国际微生物生态学会会刊》。该研究受国家自然科学基金创新研究群体、中科院重点部署项目、中科院青年创新促进会等项目资助。

林巍告诉《中国科学报》记者，对趋磁细菌的研究不仅有助于认识生物趋磁性和生物矿化的起源和演化，而且对于理解高等生物，甚至人体内类似的感磁过程和机理等具有重要意义。

目前关于趋磁细菌的起源和演化一直存在争论，近年来磁小体基因簇的发现，为深入研究和认识趋磁细菌的分类、起源和演化提供了可能。

研究团队结合对公共数据库中已发表微生物基因组数据的筛选，共获得了28条、分属于3个细菌门类的环境趋磁细菌的基因组草图，首次发现了属于ζ-变形菌纲和λ-变形菌纲的趋磁细菌，确认了原先划分为α-变形菌纲的趋磁球菌应为一个独立的新纲——η-变形菌纲。同时，他们进一步对获得的磁小体基因簇进行系统发育研究和对比分析，发现调控Fe3O4和Fe3S4磁小体合成的核心基因具有共同的起源，垂直基因传递是其演化的主要驱动力，不支持多起源模型和水平基因传递模型。

基于上述研究，研究团队提出了微生物趋磁性古老单起源的新模型。“我们认为趋磁细菌的共同祖先在地质历史早期的太古代已经起源，在随后的演化中一部分微生物逐渐丢失磁小体基因簇成为不能趋磁的微生物，而在另一部分类群中磁小体基因簇保留下来并在演化中发生谱系特异性变化，逐渐形成了种类多样且在系统发育树上呈不连续分布的现生趋磁细菌。” 林巍表示。