Science:一種新的吃硫細菌能產生2種磁體

2021-01-10 生物谷

據11月23日期科學雜誌上的一則報告稱，最近在死亡之谷附近發現了一種具不同尋常特性的細菌。儘管有些細菌能夠像候鳥一樣產生微小的磁鐵用於導航，這種新發現的細菌卻是第一個被發現能夠產生2種磁性粒子的細菌。

報導內容， "一組新的硫酸鹽還原菌中的一種可培養的產膠黃鐵礦趨磁細菌"描述了在實驗室中培養這種細菌的第一次成功嘗試，為了解這種細菌如何工作開闢了門路，並潛在的利用它的工具為工業和環境清理服務。

在內華達州拉斯維加斯大學的微生物學家Dennis Bazylinski的領導下，該團隊包括Ames實驗室的科學家Tanya Prozorov，對這種培養細菌的特性進行了研究。前身為愛荷華州立大學的研究人員Bazylinski和他的博士後助手Christopher Ldfevre，在死亡谷國家公園邊緣一個名為BadWater的盆地中發現了這種新細菌，命名為BW-1。

趨磁細菌，這種可能是星球上最古老的生物，在胞內產生一種磁性納米晶體，使這種遊泳的細菌能夠沿著地球磁力線方向定向。趨磁細菌為室溫合成大小及形態可控的磁性納米晶體提供了靈感及礦物蛋白來源。這種新發現的細菌的分離，及培養基中單細胞的生長，將使得在很大程度上還未知的在趨磁細菌中膠黃鐵礦（Fe3S4）的生物礦化得到系統化的研究。

"通常來說，細菌能夠生產磁鐵礦或膠黃鐵礦，但不能2者都生產"Prozorov說，"所以這些細菌是某種新的東西。在過去幾年中，我們的研究小組已經使用電子顯微鏡及後續的測量對許多不同細菌的磁性進行了研究。"

"很顯然，確定胞內磁性納米晶體的形態和化學特性是了解它們物理性質的關鍵"她補充道。

除了盡努力在體外生產這種納米粒子，細菌納米晶體在呈現不同的形態如柱狀和齒狀等方面仍然具有優越性。

對DNA詳細檢查後發現，BW-1有2套磁性樣基因，不同於其他只產生一種礦物及只含有一組磁性基因的細菌。這表明，BW-1產磁鐵礦和膠黃鐵礦極有可能是分別由2套基因單獨控制。這可能在大量生產其中任何一種礦物用於特定應用非常重要。

由於在物理學和磁學性質上稍有不同，膠黃鐵礦在某些應用中可能更優於氧化鐵。膠黃鐵礦在沉積記錄中也是一種重要的磁性礦物，被認為在現代或者古代環境中的鐵硫循環發揮顯著作用。

這些研究結果可能為膠黃鐵礦形成的化學條件提供重要的見解，將引發包括微生物學家、材料學家和天體生物學家在內的科學界的極大興趣。（生物谷bioon.com）

A Cultured Greigite-Producing Magnetotactic Bacterium in a Novel Group of Sulfate-Reducing Bacteria

Christopher T. Lefèvre, Nicolas Menguy, Fernanda Abreu, Ulysses Lins, Mihály Pósfai, Tanya Prozorov, David Pignol,Richard B. Frankel, and Dennis A. Bazylinski

Magnetotactic bacteria contain magnetosomes—intracellular, membrane-bounded, magnetic nanocrystals of magnetite (Fe3O4) or greigite (Fe3S4)—that cause the bacteria to swim along geomagnetic field lines. We isolated a greigite-producing magnetotactic bacterium from a brackish spring in Death Valley National Park, California, USA, strain BW-1, that is able to biomineralize greigite and magnetite depending on culture conditions. A phylogenetic comparison of BW-1 and similar uncultured greigite- and/or magnetite-producing magnetotactic bacteria from freshwater to hypersaline habitats shows that these organisms represent a previously unknown group of sulfate-reducing bacteria in the Deltaproteobacteria. Genomic analysis of BW-1 reveals the presence of two different magnetosome gene clusters, suggesting that one may be responsible for greigite biomineralization and the other for magnetite.

相關焦點

  • Science:浙大張興團隊等首次解析綠硫細菌光合作用反應中心複合物...
    綠硫細菌的光反應中心為鐵-硫型 (type-I型)，其核心由兩個相同的蛋白亞基構成 (即同質二聚體)。在生物進化上，綠硫細菌的反應中心被認為可能接近於地球上原始的光合反應中心。該研究首次報導了綠硫細菌Chlorobaculum tepidum內周捕光天線FMO-反應中心複合體 (FMO-GsbRC) 的2.7埃的冷凍電鏡結構。
  • Science:發現一種新的細菌生物合成途徑,有望發現和製造新的藥物
    2019年7月23日訊/生物谷BIOON/---細菌是生物分子世界的大廚；總的來說，它們具有產生大量未知物質的能力，其中的一些物質可能具有治療作用或其他有用的特性。在一項新的研究中，來自美國加州大學洛杉磯分校和伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的研究人員在尋找有用的天然產物時，發現了一種全新的細菌食譜。
  • Science:科學家找到了能「吃」塑料的細菌!
    2010年，光是192個沿海國家和地區產生的塑料垃圾就多達2.75億噸。大量難以降解的塑料垃圾，正在對環境和其他生物帶來不可磨滅的影響。得不到妥善處理的塑料垃圾正在造成日益嚴重的不良後果。圖片來源：harleymarine.com科學家們一直在思考人們能為解決白色汙染做些什麼。生物學家們把目光投向了能力強大「分解者」：微生物們能像分解枯枝敗葉一樣消滅塑料嗎？
  • 生物物理所發現亞鐵與多硫協同誘發細菌鐵死亡
    但是原核系統，如細菌等缺少這些通路分子，因此目前尚未發現細菌等可產生鐵死亡。 研究團隊長期從事納米酶的開發及其抗菌應用，聚焦鐵基納米酶的過氧化物酶活性模擬免疫抗菌機制，為克服細菌耐藥性提供新的策略和治療方法。
  • 我國科學家首次解析綠硫細菌光合作用反應中心複合物冷凍電鏡結構
    綠硫細菌的光合作用系統整體結構十分獨特，包括外周捕光天線綠小體(chlorosome)、內周捕光天線FMO（Fenna-Matthews-Olson）和鑲嵌於細胞膜上的反應中心(GsbRC)(圖1)。綠硫細菌的光反應中心為鐵-硫型(type-I型)，其核心由兩個相同的蛋白亞基構成(即同質二聚體)。
  • 教材考點挖掘:硫細菌、化能合成與深海熱泉生態系統
    今天的內容就聊聊硫細菌的化能合成作用以及以它為基礎的深海熱泉生態系統。問題一：今天封面圖以及教材配圖中的那種管狀生物到底是什麼？這種長得有點詭異的生物叫做Giant tube worms（Riftia pachyptila），中文可以譯成巨型管蠕蟲，最大的可以長到2.4米長，直徑大概4釐米。
  • 前沿透視:Science - 矯頑力超高,臨界溫度達242℃的金屬有機磁體
    儘管在廣泛的應用領域取得了相當大的成功，但這些無機磁體仍存在一些缺點，包括製造成本高昂、某些組成元素的可用性有限、密度高和化學可調性差。新一代磁體的設計策略依賴於豐富的金屬離子和廉價的有機配體的多功能配位化學。
  • 【科技前沿】光合作用電子傳遞複合體冷凍電鏡結構提示一種新的...
    該項工作以光合玫瑰菌光合作用系統為研究對象，通過冷凍電鏡技術首次解析了光合作用過程中電子傳遞鏈複合體ACIII在氧化和還原兩種狀態下的精細結構，通過結構比較和分析提出了一種新的電子傳遞-質子轉運偶聯機制。
  • Science：科學家找到微生物生產塑料等化工產品的新方法
    作為 Tabita 團隊的一員，North 決定在缺乏硫的情況下，測量紅螺螺旋藻細菌和同一家族中的其他微生物消耗和排放的氣體。就在這個過程中，他驚訝地發現了乙烯。North 說：「 我們知道這些細菌正在產生氫氣並消耗二氧化碳，但是它們在製造大量的乙烯氣體，是很奇怪的。
  • Science:特定腸道共生細菌能夠提高癌症免疫療法的治療成功率
    2018年1月8日/生物谷BIOON/---在一項新的研究中，來自美國芝加哥大學的研究人員證實特定的共生細菌---天然地棲息在腸道中的微生物群體---菌株能夠提高晚期黑色素瘤患者對免疫治療藥物的反應率。
  • 亞鐵與多硫協同誘發細菌鐵死亡及抗菌應用
    但是原核系統，如細菌等缺少這些通路分子，因此目前尚未發現細菌等可產生鐵死亡。　　研究團隊長期從事納米酶的開發及其抗菌應用，聚焦鐵基納米酶的過氧化物酶活性模擬免疫抗菌機制，為克服細菌耐藥性提供新的策略和治療方法。
  • 浙大學者解析古老綠硫細菌光合作用反應中心原子結構
    它們生活在例如印度尼西亞的Matano湖和黑海約110-120米的深水中，在那裡，光照變得極其微弱，每個細菌一天也就能夠捕獲少量的光子。更有甚者，在墨西哥海岸附近發現有一種綠硫細菌，生活在水深2500米太平洋中的海底黑煙囪周圍。在這麼深的海底，陽光已無法企及，它們只能依靠熱洋流的微弱熱輻射而生存。那麼，是什麼讓綠硫細菌在光照如此微弱的環境下仍能夠進行光合作用呢？
  • 浙大學者解析古老綠硫細菌光合作用反應中心原子結構,成果登《科學...
    我們人類能否利用自然界的光合作用機制來提高太陽能利用效率？科學家們一直在積極對光合作用機理開展廣泛的研究，尋找這些問題的答案可以幫助我們解決糧食、能源和環境問題。近日，浙江大學醫學院、良渚實驗室聯合中國科學院植物研究所在全球率先解析了一種古老的光合細菌——綠硫細菌的光合反應中心空間結構。
  • 中美學者發現一種「吃」油細菌
    中美學者發現一種「吃」油細菌 有望幫助治理墨西哥灣油汙     本報西安7月3日電（王繼武 記者黃博）被美國總統歐巴馬稱為「美國歷史上史無前例重大生態災難」的墨西哥灣原油洩漏事件，至今仍未得到有效解決，其帶來的環境汙染和生態破壞已演變成世界性難題
  • 2019年2月8日Science期刊精華 - Science報導專區 - 生物谷
    1.Science：腸道微生物組可能是藥物出現毒副作用的罪魁禍首doi:10.1126/science.aat9931藥物本是用於治療很多患者，但是一些患者遭受這些藥物的毒副作用。在一項新的研究中，來自美國耶魯大學的研究人員給出了一種令人吃驚的解釋---腸道微生物組（gut microbiome）。
  • 浙大學者解析古老綠硫細菌光合作用反應中心原子...
    我們人類能否利用自然界的光合作用機制來提高太陽能利用效率？科學家們一直在積極對光合作用機理開展廣泛的研究，尋找這些問題的答案可以幫助我們解決糧食、能源和環境問題。近日，浙江大學醫學院、良渚實驗室聯合中國科學院植物研究所在全球率先解析了一種古老的光合細菌——綠硫細菌的光合反應中心空間結構。
  • 2020年11月20日Science期刊精華
    關鍵的技巧是使用嚮導RNA（gRNA），同時也使用一種基因條形碼，即我們添加到用來培養類器官的細胞基因組中的DNA片段。這讓我們可以看到每個類器官的完整細胞譜系，而第二種條形碼讓我們可以計算每個起始細胞產生的細胞數量。這降低了噪音，因此我們可以確定每種gRNA對類器官生長過程中產生的細胞數量的影響。
  • PNAS:細菌硫循環曾經統治地球
    David Johnston及其同事提出，這種細菌很可能在地球的18億年前到8億年前的中年時期使用硫阻止了海洋和空氣中的氧的大量積累。這組作者提出，這些細菌在那個時期佔據了海洋表面，產生了一個無氧區域，在那裡，使用硫的細菌傳播開來，在全世界創造出了具有化學毒性的海洋層。這些細菌主要使用硫化物而不是水從而獲取能量。否則硫化物會與鐵結合形成黃鐵礦（愚人金）。
  • 我國科學家頂刊發文 解析古老綠硫細菌光合作用反應中心原子結構
    我們人類能否利用自然界的光合作用機制來提高太陽能利用效率？科學家們一直在積極對光合作用機理開展廣泛的研究，尋找這些問題的答案可以幫助我們解決糧食、能源和環境問題。近日，浙江大學醫學院、良渚實驗室聯合中國科學院植物研究所在全球率先解析了一種古老的光合細菌——綠硫細菌的光合反應中心空間結構。
  • 新型趨磁細菌能合成磁鐵礦和硫復鐵礦
    ，新細菌用硫酸鹽化合物呼吸，不僅能產生磁鐵礦物結晶，還能產生硫復鐵礦物結晶，在生物技術和納米技術方面具有重要應用價值。他們把發現的新細菌稱為BW-1，在拍攝的視頻中，BW-1細菌正沿著磁場方向遊動。趨磁細菌是一種單細胞微生物，幾乎所有水體中都有。由於這種細菌產生的磁鐵礦或硫復鐵礦形成了納米結晶，它們會朝向磁場並沿著磁場方向運動，就像一個會遊泳的微型指南針。這種磁性結晶讓細菌及其內部結晶磁小體在藥物遞送及醫療成像方面具有重要價值。