地質微生物學家表明 土壤中的許多細菌和真菌會產生有機鹵素
有機鹵素如全氯乙烯和三氯乙烯是由于其作為干洗和脫脂劑的工業(yè)用途以及它們廣泛釋放到環(huán)境中而成為顯著的地下水污染物。像氯甲烷這樣的揮發(fā)性有機鹵素會在釋放到大氣中時通過引起臭氧消耗而強烈影響大氣化學,從而影響地球的氣候。長期以來,人們認為這些化合物僅由人類活動產生和釋放。然而,近年來,已經鑒定了超過5,000種天然存在的有機鹵素化合物,并且有證據表明,土壤中鹵素(例如氯,溴)的循環(huán)主要由微生物過程驅動。
由圖賓根大學應用地球科學中心的Andreas Kappler教授和現(xiàn)在隸屬于明尼蘇達大學的Sebastian Behrens教授領導的國際研究團隊更詳細地研究了這一點。他們篩選了德國蒂賓根原始森林土壤的完整基因組清單,以揭示能夠轉化鹵代有機化合物的微生物的多樣性,豐度和分布。研究人員在細菌,真菌和古細菌中找到了他們所尋找的東西,這是一種原始細菌。他們發(fā)現(xiàn)了以前未知的多樣性基因編碼土壤宏基因組中的(去)鹵化酶。該研究的結果已發(fā)表在科學報告中并且可以為大氣化學,地球氣候評估和生物修復提供重要信息。
鹵素是惰性的并且土壤中大多數鹵化有機物是人為的假設受到天然形成的有機鹵素的發(fā)現(xiàn)的挑戰(zhàn)。“有機物的鹵化和脫鹵是土壤中正常循環(huán)的一部分,”Andreas Kappler說。“這些過程主要由微生物驅動。” 盡管特定的微生物鹵化反應已經被認識數十年,并且實驗室培養(yǎng)物中的人為鹵化污染物的脫鹵與污染的田間場地之間的聯(lián)系已經很好地建立,但只有少數研究專門研究了原始生態(tài)系統(tǒng)和微生物自然降解的遺傳潛力。發(fā)生有機鹵素,卡普勒說。
在他們的新研究中,研究人員沒有從森林土壤中分離出個體生物,而是分析了地球上發(fā)現(xiàn)的整個基因庫,即宏基因組。他們從細菌,真菌中鑒定出所有基因和古細菌編碼鹵化和脫鹵酶。這些基因中最常見的類似于在Bradyrhizobium,Solibacter,Sphingomonas,Burkholderia,Mycobacterium,Mesorhizobium和Pseudomonas屬中發(fā)現(xiàn)的基因。“這些酶和天然有機鹵素的豐富程度分別具有重要影響,”Andreas Kappler說。“像水或氯一樣的鹵素被添加到水中作為土壤水分運動的示蹤劑。如果天然存在鹵素,結果可能是錯誤的。” 必須考慮通過微生物生產有機鹵素來研究大氣化學中的鹵素循環(huán)。“我們可以比以前更好地利用污染土壤生物修復中的微生物活動,”Kappler說。
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