泥土“身世” 可能和细菌“食谱”有关

2020-07-01 06:14:08

来源：科技日报

作者：刘欢

责任编辑：刘欢

2020年07月01日 06:14　来源：科技日报参与互动

　　泥土“身世” 可能和细菌“食谱”有关

　　新解

　　我们脚下土地面积庞大似乎直变但泥土究竟怎么诞生却直个谜科学家试图用地质学和气象学知识在时间维度上解释这个神秘问题并推断岩石通过风化反应形成泥土但对于人类来说这个过程很难观测

　　长期以来人们都相信有生物参与这个过程科学家们也从理论上证实这个可能性然而从没有人真正在常见硅铁大陆岩石中观察到生命存在毕竟相对于科学家职业生涯来说岩石风化反应实在太漫长

　　找到易风化岩石及土壤细菌

　　尽管如此美国威斯康辛大学麦迪逊分校、布里斯托尔大学和宾夕法尼亚州立大学科学家们决定开展项为期2年半实验研究微生物在这类岩石上生存能力为实现这点他们必须想出加快岩石风化这个过程方法

　　种方式就要找到风化速度快岩石而他们也确实找到就位于里奥伊卡科斯（Rio Icacos）流域下石英闪长岩基岩这种岩石风化异常快研究人员意识到这或许个比较理想研究样本能让他们在计划时间内完成实验科学家们从个路堑上采集纯净基岩样本也就土壤以及其下方岩石这些土壤和岩石区域之间还存在个过渡区域在这里断裂基岩与新生土交替存在这个区域有个奇怪名称叫“rindlet”地带

　　他们发现在最深层土壤中ATP（由细胞代谢产生三磷酸腺苷）丰度仅次于土壤表层这也意味着在土壤底层定存在着些生命活动但究竟什么呢？

　　如果其中确实存在生物风化反应那这过程中会涉及电子转移吗？电子种带负电荷粒子能围绕原子核运动原子中电子数会经常发生变化原子含有较多电子会处于还原态含有较少电子则处于氧化态

　　所有生物都需要获取电子以维持生命活动它们通常会从糖和其他还原态有机化合物（也就食物）中获得电子然后在细胞呼吸中利用这些电子产生能量有些微生物还可以利用简单无机化合物或原子作为电子来源而利用石头作为电子来源生物被称为化能自养菌它们能以吃岩石为生

　　富含还原态铁矿物如黄铁矿、黑云母和角闪石细菌潜在食物由于电子被剥夺这些矿物可以产生化学分解过程即风化并伴随着外形改变这种变化能在显微镜下观察到因此科学家们把更易风化岩石和含有微生物土壤带回实验室并研磨岩石增加其表面积随后他们把这些岩石和微生物混合在起

　　“吃”石头或化能自养菌

　　在30个月后他们把样本放在显微镜下这些岩石在与微生物起培养后显得参差齐、坑坑洼洼就好像被酸腐蚀样相比之下对照组岩石（没有微生物）保留着锋利、光滑边缘

　　他们在含有微生物岩石混合物中检测到丰富ATP这表明它们正在享受“食物”——也就这些岩石而另个谜团：谁在吃岩石？当他们检查样本中微生物DNA时发现这些微生物几乎都细菌却没有真菌研究人员认为要么这区域“食物”数量足以支持真菌生存要么他们实验中培养条件无法支持样本中最初存在真菌继续存活

　　此外他们还发现这些化能自养菌确实有种特殊能力：从外界铁原子中获取电子这些细菌通过种叫做胞外电子转移方式来摄取电子这种方式还有另个好处这些微生物能避免氧化铁原子在体内富集进而避免种潜在致命威胁因此细菌或许真能启动并加速岩石风化成为泥土过程

　　来源：环球科学