微生物礦化和生物感磁的起源研究取得重要進(jìn)展
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發(fā)布時(shí)間：2017-03-10
在國家自然科學(xué)基金項目（項目編號：41330104，41621004，41374074）等資助下，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所地球與行星物理重點(diǎn)實(shí)驗室、中-法生物礦化與納米結構聯(lián)合實(shí)驗室生物地磁學(xué)研究團隊林巍副研究員、潘永信研究員等與合作者在微生物礦化和生物感磁的起源研究中取得重要進(jìn)展。研究成果以“Origin of microbial biomineralization and magnetotaxis during the Archean”（微生物礦化和趨磁性起源于太古代）為題于2017年2月13日在線(xiàn)發(fā)表于美國Proceedings of the National Academy of Sciences（PNAS）。論文鏈接：http://www.pnas.org/content/early/2017/02/07/1614654114.full。
趨磁細菌通過(guò)基因控制礦化作用在細胞內合成納米級的鐵磁性顆粒，它們多呈鏈狀排列，使細菌能夠在地磁場(chǎng)中定向運動(dòng)（趨磁性運動(dòng)）。趨磁細菌作為生物礦化和生物感磁機理的模式類(lèi)群，對其起源和演化的研究有助于揭示早期生物礦化出現的時(shí)間和理解古地磁場(chǎng)對生物演化的影響。
研究人員綜合利用宏基因組學(xué)、系統發(fā)育基因組學(xué)、譜系年代學(xué)等技術(shù)方法，從基因組水平重建了已知趨磁細菌的系統發(fā)育關(guān)系，發(fā)現其礦化基因簇是隨著(zhù)基因組一起演化。進(jìn)一步分析顯示，趨磁細菌在距今30億年前（~3.4-3.2Ga）就已經(jīng)出現，是地球上最早起源的既能感應磁場(chǎng)又能進(jìn)行礦化的生物類(lèi)群。趨磁運動(dòng)和生物礦化功能幫助微生物適應早期地球的強輻射等極端環(huán)境。據此推斷，中太古代地球磁場(chǎng)已經(jīng)出現且強度不低于趨磁細菌感磁運動(dòng)所需的最低磁場(chǎng)強度，當時(shí)海洋已經(jīng)存在穩定的氧化-還原過(guò)渡帶，為趨磁細菌的起源和演化提供了有利條件。（本文轉載國自然基金委員會(huì )）
