康斯坦茨的生物學(xué)家揭示了一種獨(dú)特且古老的基于磷的細(xì)菌代謝。這一發(fā)現(xiàn)的核心有四個(gè)要素：可追溯到 20 世紀(jì) 80 年代的分析計(jì)算、現(xiàn)代污水處理設(shè)施、新型細(xì)菌物種的鑒定以及約 25 億年前的殘留物。
我們的故事始于 20 世紀(jì) 80 年代末，從一張紙開(kāi)始。在這張紙上，一位科學(xué)家計(jì)算出，化合物亞磷酸鹽轉(zhuǎn)化為磷酸鹽將釋放足夠的能量來(lái)產(chǎn)生細(xì)胞的能量載體——ATP 分子。因此，通過(guò)這種方式，微生物應(yīng)該可以為自身提供能量。與我們星球上的大多數(shù)生物體不同，這種生物體不依賴(lài)于光或有機(jī)物分解的能量供應(yīng)。
科學(xué)家實(shí)際上成功地從環(huán)境中分離出了這種微生物。正如計(jì)算所預(yù)測(cè)的那樣，其能量代謝是基于亞磷酸鹽氧化為磷酸鹽。但生化機(jī)制到底是如何運(yùn)作的呢?遺憾的是，理解這一過(guò)程背后的生物化學(xué)所需的關(guān)鍵酶仍然隱藏著——因此這個(gè)謎團(tuán)多年來(lái)仍未解開(kāi)。在接下來(lái)的三十年里，這張紙一直被放在抽屜里，研究方法被擱置一旁。然而這位科學(xué)家卻無(wú)法將這個(gè)想法從他的腦海中抹去。
這位科學(xué)家是康斯坦茨大學(xué)湖沼學(xué)研究所的教授伯恩哈德·辛克(Bernhard Schink)。在他在紙上進(jìn)行計(jì)算三十年后，一個(gè)意外的發(fā)現(xiàn)讓事情再次開(kāi)始……
污水廠(chǎng)、意外發(fā)現(xiàn)和新物種
多年來(lái)一直在他腦海深處的東西終于被找到了：在所有地方，在康斯坦茨的一家污水處理廠(chǎng)，距離伯恩哈德·辛克的實(shí)驗(yàn)室只有幾公里。來(lái)自康斯坦茨的生物學(xué)博士研究員毛竹清檢查了污水污泥樣本，發(fā)現(xiàn)了第二種微生物，它也從亞磷酸鹽中獲取能量。由 Bernhard Schink 領(lǐng)導(dǎo)的康斯坦茨生物學(xué)家將這種細(xì)菌放置在只有亞磷酸鹽作為食物來(lái)源的環(huán)境中。事實(shí)上：細(xì)菌數(shù)量增長(zhǎng)了。
“這種細(xì)菌靠亞磷酸鹽氧化生存，據(jù)我們所知，完全靠這種反應(yīng)。它以這種方式進(jìn)行能量代謝，同時(shí)可以利用 CO2來(lái)構(gòu)建細(xì)胞物質(zhì)，”Schink 解釋道。“這種細(xì)菌是一種自養(yǎng)生物，就像植物一樣。然而，它確實(shí)不像植物那樣需要光，因?yàn)樗鼜膩喠姿猁}氧化中獲取能量”。令人驚訝的是，事實(shí)證明，這種細(xì)菌不僅是一個(gè)新物種，而且實(shí)際上形成了一個(gè)全新的細(xì)菌屬。
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