科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種微生物如何腐蝕珊瑚礁

牡蠣和貽貝等珊瑚礁和硬殼海洋生物不斷受到威脅，不僅受到氣候變化和棲息地喪失等壓力因素的不利影響，還受到微生物的威脅。亞利桑那州立大學(xué)的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種特殊類型的藍(lán)藻，一種光合微生物，如何能夠進(jìn)入并生活在固體碳酸鹽中，這種碳酸鹽是構(gòu)成珊瑚骨骼和貝殼的主要礦物 - 加速了它們的侵蝕并給貝類養(yǎng)殖者帶來了麻煩。

能夠做到這一點(diǎn)的生物，被稱為euendoliths，感染許多種巖石，但他們特別擅長鉆入由碳酸鈣組成的巖石類型，如用于制作雕塑，建筑物和其他人造建筑物的石灰石和大理石。

該研究的主要作者，生命科學(xué)學(xué)院博士候選人布蘭登·吉達(dá)說：“這些生物可以挖掘碳酸鹽并生活在巖石內(nèi)部的機(jī)制到目前為止，似乎是一個真正的謎團(tuán)，似乎違反了化學(xué)定律但現(xiàn)在我們更清楚他們是如何做到的。“ 他們的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了以前的幾個假設(shè)。

Guida和他的導(dǎo)師，亞利桑那州立大學(xué)文理學(xué)院自然科學(xué)院院長Ferran Garcia-Pichel在本周的科學(xué)期刊“美國國家科學(xué)院院刊”的早期網(wǎng)絡(luò)版上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，這些破壞巖石的微生物以協(xié)調(diào)的方式協(xié)調(diào)許多細(xì)胞的活動，將礦物質(zhì)鈣運(yùn)輸?shù)降乇?，就像傳送帶一樣。從未在?xì)菌中觀察到這種細(xì)胞到細(xì)胞的鈣轉(zhuǎn)運(yùn)。

任何細(xì)胞內(nèi)的鈣過多都會產(chǎn)生毒性，而所有已知的生命形式都會使其內(nèi)部的鈣含量非常低。然而，這種特殊的藍(lán)細(xì)菌可以通過其細(xì)胞移動大量的鈣。為了防止鈣在大多數(shù)細(xì)胞中變得有毒，它們會產(chǎn)生一些特殊細(xì)胞 - 一種以前從未見過的“鈣庫”，以幫助以有組織的方式儲存和調(diào)節(jié)鈣的釋放。

“在這種單一細(xì)菌中觀察到的細(xì)胞特化和組織水平非常顯著。我們的研究支持這樣的觀點(diǎn)，即細(xì)菌不僅僅是簡單的單細(xì)胞生物，而且可以是復(fù)雜的，有組織的，真正的多細(xì)胞，”Guida補(bǔ)充道。

“這些研究結(jié)果對細(xì)胞生物學(xué)和環(huán)境的影響超出了這項(xiàng)特殊的研究，”該研究的合著者，生命科學(xué)學(xué)院的教授加西亞 - 皮切爾說。“這些微生物告訴我們?nèi)绾问褂霉饽芤孕∫?guī)模運(yùn)輸材料，以及如何有效地設(shè)計(jì)可用于巖土工程的工藝，或作為目標(biāo)脫鈣劑工作。經(jīng)過30多億年的進(jìn)化調(diào)整，微生物經(jīng)常為我們提供這樣的學(xué)習(xí)時刻。“

雖然這項(xiàng)研究回答了許多問題，但仍有更多問題，例如為什么這些微生物首先存在，以及它們?nèi)绾卧诩?xì)胞內(nèi)鈣濃度下存活下來，科學(xué)家們確實(shí)觀察到了這些問題。研究人員表示，接下來的步驟將是研究這種藍(lán)藻所使用的基因，并研究這些細(xì)菌是否實(shí)際消耗了巖石中的碳。“我們現(xiàn)在假設(shè)觀察到的鈣轉(zhuǎn)運(yùn)只是圖片的一部分，并且這些微生物實(shí)際上可能正在使用光合作用中鉆孔過程中釋放的碳，主要是吃巖石，這將非常棒，”Guida說。

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