近日，《環(huán)境微生物學(xué)》刊登了中科院海洋研究所研究員孫超岷課題組關(guān)于深海熱液微生物可利用紅外光進(jìn)行能量合成的研究成果。該研究為發(fā)現(xiàn)新型光能利用機(jī)制和評(píng)估地質(zhì)熱源光對(duì)深海熱液生態(tài)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)提供了理論依據(jù)和研究范例。
長(zhǎng)期以來(lái)，研究人員普遍認(rèn)為深海是一個(gè)黑暗的、由化學(xué)能支撐維系的生態(tài)系統(tǒng)，但越來(lái)越多的證據(jù)表明深海熱液區(qū)，尤其是高溫?zé)焽梵w附近可以發(fā)出以紅外光為主的地質(zhì)熱源光。
但是，深海熱液生態(tài)系統(tǒng)的微生物是否可利用這種地質(zhì)光源進(jìn)行特殊“光合作用”或其他未知光能代謝，一直是學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點(diǎn)，其中蘊(yùn)含著許多重要科學(xué)問(wèn)題。比如深海微生物是否能夠利用紅外光作為能量來(lái)源？如果能夠利用，又是基于哪些能量代謝通路？深海微生物利用紅外光是否依賴葉綠素？如果不是，還有哪些新穎的光能利用方式？
圍繞這些科學(xué)問(wèn)題，孫超岷團(tuán)隊(duì)基于“科學(xué)”號(hào)2018年從深海熱液口附近采集的沉積物，采用紅外光富集培養(yǎng)技術(shù)從沉積物樣品中獲得了一株正黃胞球菌。
研究發(fā)現(xiàn)，相比于其他類型的光（藍(lán)光、綠光、紅光等），該菌株在紅外光照射下可獲得最快生長(zhǎng)速度。但基因組測(cè)序表明，該菌株不包含葉綠素合成通路及視紫紅質(zhì)編碼基因，不屬于常見(jiàn)的光能利用類型。結(jié)合蛋白質(zhì)組及其他手段，研究人員證實(shí)細(xì)菌光敏色素在紅外光促生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，而且紅外光可顯著促進(jìn)該菌株的丙酮酸和丙酸代謝。生理學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)紅外光可促進(jìn)丙酮酸和丙酸向乙酰輔酶A和琥珀酰輔酶A的轉(zhuǎn)變過(guò)程，進(jìn)而顯著增強(qiáng)三羧酸循環(huán)通路及能量產(chǎn)生，最終促進(jìn)菌株的快速生長(zhǎng)。
該研究成果為認(rèn)知深海微生物的光能利用機(jī)制提供了新視角。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1111/1462-2920.15639
（通訊員 王敏）
