新发现细菌形成细胞内矿物质

生物谷,2012-05-14

法国研究人员发现一种新的光合细菌，它能够控制自身的矿物质形成（钙、镁、钡和锶的碳酸盐），这一结果发表在2012年4月27日的Science上，它揭示了一种机制未知的新型生物矿化作用的存在。这一发现对于解释古化石记录具有重要意义。

蓝细菌（蓝绿藻类原核生物）一直吸引着科学家们的注意力，它能够进行光合作用，在地球生活史中发挥着重要作用，特别地促进了大气氧化作用。一些蓝藻能够形成细胞外碳酸钙，尤其是那些与叠层石相关的碳酸盐岩，它们距今约35亿年，是地球上最早的的生命痕迹。因此，蓝细菌化石就出现在这一类岩层形成的期间。然而，第一个蓝细菌化石仅能回溯到7亿年前，正好是约23亿年前地球大气中氧气水平开始上升之后。

科学家们在墨西哥一个火山湖中收集叠层石，并在实验室中进行培养，他们发现了一种新的蓝细菌，称为Candidatus Gloeomargarita lithophora，它源自蓝细菌的一个早期分支谱系，能形成270nm（2700亿分之一米）大小的细胞内碳酸钙纳米粒，但其生物矿化作用的机制尚属未知。虽然，已知有些蓝细菌形成叠层石内的细胞外碳酸钙盐，但是在细胞内还没有观察到这样的形成。这一新物种还有另一个鲜明特点，即积累锶、钡并将它们整合成碳酸盐。

这一发现对于解释古化石记录有重要意义。如果叠层石相关蓝细菌在细胞内形成碳酸盐，而不是细胞外，那它们就不会被保存在化石中。这就能解释它们最早出现（至23亿年前）与发现的最古老化石（7亿年前）之间的时间间隔。接下来的工作就是要找出蓝细菌为什么和如何产生碳酸钙。