生物谷：德國康士坦茨大學(xué)生物科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌無氧光合作用的一種新方式,，該光合作用的副產(chǎn)品是硝酸鹽,。根據(jù)以前的理論假設(shè),，這種能量代謝方式是向有氧光合作用發(fā)展的過渡形式,。有關(guān)專家指出,，該研究成果是對(duì)自然界氮循環(huán)理論的補(bǔ)充,。相關(guān)研究論文發(fā)表在近期出版的美國《科學(xué)》雜志上,。
光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。除光之外,，光合作用還需要電子供體———氧化物,，光合作用從這里獲得電子，最終利用它從二氧化碳中合成有機(jī)物,。無氧光合作用中硫的化合物是電子供體,，副產(chǎn)品是硫或者硫化物。不久前發(fā)現(xiàn)了無氧光合作用的一種形式,，鐵的化合物是其電子供體,，副產(chǎn)品是鐵的氧化物。大約37億—38億年前,，在生命的早期階段無氧光合作用就存在了,。
有氧光合作用出現(xiàn)在大約27億—28億年前，水是其電子供體,，副產(chǎn)品是氧,。有氧光合作用的產(chǎn)生是生命發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，由于它大氣中出現(xiàn)了氧氣,，并保證了高級(jí)微生物的存在,。根據(jù)科學(xué)家1970年提出的理論假設(shè)，從無氧光合作用到有氧光合作用的過渡是通過一系列階段實(shí)現(xiàn)的,，氮化合物可能是電子供體,，但至今“氮”光合作用在實(shí)驗(yàn)上未證實(shí)。
如今,，德國康士坦茨大學(xué)生物科學(xué)家在研究淡水和池塘沉積水的微生物過程中證實(shí)了這一點(diǎn),。科學(xué)家在室外無氧環(huán)境下,，在添加了少量硝酸鹽的介質(zhì)中培育微生物,，幾周后在14個(gè)試驗(yàn)樣品中的10個(gè)里出現(xiàn)了粉紅色，這說明細(xì)菌發(fā)生了無氧光合作用,。同時(shí)還發(fā)現(xiàn),，亞硝酸鹽氧化并轉(zhuǎn)化成硝酸鹽。研究人員借助于一系列特殊的測量,，證明亞硝酸鹽氧化正是光合作用的結(jié)果,，而不是其它生物或者化學(xué)過程。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，池塘沉積水中的微生物“氮”光合作用最活躍,，從這些微生物中產(chǎn)生了最大的細(xì)菌———直徑2微米—3微米的球形細(xì)胞?？茖W(xué)家在利用基因分析確定它們的血緣關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn),，這些微生物的近親是桃紅莢硫菌，是廣泛存在于光合作用中的γ－蛋白細(xì)菌,。
研究人員認(rèn)為,，該發(fā)現(xiàn)還擴(kuò)展了微生物參與氮循環(huán)的概念，因?yàn)?，至今還不清楚光合作用形成的有機(jī)物能夠在無氧情況下實(shí)現(xiàn)氮化合物的氧化,，未來在描述生物進(jìn)化的早期階段（無氧）中將不得不考慮這種可能性。（科技日?qǐng)?bào)）
原始出處:
Science 29 June 2007:
Vol. 316. no. 5833, p. 1870
DOI: 10.1126/science.1139478
Nitrite, an Electron Donor for Anoxygenic Photosynthesis
Benjamin M. Griffin,* Joachim Schott, Bernhard Schink
We report a previously unknown process in which anoxygenic phototrophic bacteria use nitrite as an electron donor for photosynthesis. We isolated a purple sulfur bacterium 98% identical to Thiocapsa species that stoichiometrically oxidizes nitrite to nitrate in the light. Growth and nitrate production strictly depended on both light and nitrite. This is the first known microbial mechanism for the stoichiometric oxidation of nitrite to nitrate in the absence of oxygen and the only known photosynthetic oxidation in the nitrogen cycle. This work demonstrates nitrite as the highest-potential electron donor for anoxygenic photosynthesis known so far.
Department for Biology, Universität Konstanz, D-78457 Konstanz, Germany.
* Present address: Institute for Genomic Biology, University of Illinois, Urbana, IL 61801, USA. To whom correspondence should be addressed. E-mail: [email protected]
