微生物提供碳循環(huán)

日期：2015-07-22 11:41:25

一些世界上最微小的生物體可能對氣候變化產(chǎn)生很大的影響。

從能源部的阿貢國家實驗室的美國能源部和美國田納西州大學的研究人員發(fā)現(xiàn)，所謂的古生活在海洋沉積物微生物完全使用新的酶分解有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化為二氧化碳。

這些單細胞吃的古海洋沉積物中有機碳。在古酶分解大量的碳分子成更小的單位。這個過程中釋放的二氧化碳和甲烷入水，并最終，到大氣中。

然而，如海洋和淡水增加機構(gòu)的溫度，此碳循環(huán)過程加速。在海洋底部的溫度，例如，大約為二到四攝氏度（35至39華氏度）。據(jù)安杰Joachimiak，阿貢國家實驗室特聘研究員和結(jié)構(gòu)生物學中心主任，如果海洋溫度上升一兩度，碳釋放的速度可能會增加。

“大約40％的地球有機碳被存儲在海洋沉積物，”Joachimiak所述。“在溫度和碳循環(huán)過程的加速度在這些沉積物的增加是一個主要問題。”

Joachimiak說，科學家不確定如何快速古碳的過程，以及是否釋放正在加速。一旦研究人員明白這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)，他們可能會想辦法更好地預(yù)測環(huán)境應(yīng)對氣候的變化。

這種理解開始在分子水平上。利用資源的先進光子源，能源部科學辦公室的設(shè)備，以及先進的蛋白質(zhì)表征基金，研究小組制作和結(jié)晶bathyaminopeptidase，或BAP - 在古中發(fā)現(xiàn)的酶之一 - 來看看它的結(jié)構(gòu)并觀察它如何運作。他們發(fā)現(xiàn)，BAP起著重要的作用，打破蛋白質(zhì)。

研究者們最大的挑戰(zhàn)是確定BAP的功能，因為沒有以前生物。這些類型的生物被認為是微生物的“暗物質(zhì)”，因為他們的生理機能是未知的，他們從來沒有生長在一個實驗室。

因為它是很難研究他們的生理機能，科學家無法確定其對生態(tài)系統(tǒng)和主要的全球性事件確切影響。例如，BAP被認為是結(jié)構(gòu)上類似于已知的氨基酸酯水解酶，但已經(jīng)演變成一個完全不同的功能。

“如果能夠直接從微生物暗物質(zhì)獲得表征蛋白質(zhì)，而不需要他們先在實驗室培養(yǎng)，開辟了無限的可能性，發(fā)現(xiàn)這些奇怪的生物，控制海洋沉積物中碳的積累，”卡倫說勞埃德助理教授，微生物學在田納西大學新聞系。

據(jù)卡羅利納的Michalska，助理蛋白質(zhì)晶體學的生物科學部，它最初被認為細菌是初級生物在海底沉積物中蛋白質(zhì)的降解。但研究表明，古細菌也參與的過程。