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趋磁细菌作为生物矿化和生物感磁机理的模式类群

2020-05-07 19:01栏目:金沙国际登录网址
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  在国家自然科学基金项目(项目编号:41330104, 41621004, 41374074)等资助下,中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室、中-法生物矿化与纳米结构联合实验室生物地磁学研究团队林巍副研究员、潘永信研究员等与合作者在微生物矿化和生物感磁的起源研究中取得重要进展。研究成果以“Origin of microbial biomineralization and magnetotaxis during the Archean”为题,于2017年2月13日在线发表于PNAS。论文链接:

  趋磁细菌通过基因控制矿化作用在细胞内合成纳米级的铁磁性颗粒,它们多呈链状排列,使细菌能够在地磁场中定向运动(趋磁性运动)。趋磁细菌作为生物矿化和生物感磁机理的模式类群,对其起源和演化的研究有助于揭示早期生物矿化出现的时间和理解古地磁场对生物演化的影响。

  研究人员综合利用宏基因组学、系统发育基因组学、谱系年代学等技术方法,从基因组水平重建了已知趋磁细菌的系统发育关系,发现其矿化基因簇是随着基因组一起演化。进一步分析显示趋磁细菌在距今30亿年前(~3.4-3.2 Ga)就已经出现,是地球上最早起源的既能感应磁场又能进行矿化的生物类群。趋磁运动和生物矿化功能帮助微生物适应早期地球的强辐射等极端环境。据此推断中太古代地球磁场已经出现且强度不低于趋磁细菌感磁运动所需的最低磁场强度,当时海洋已经存在稳定的氧化-还原过渡带,为趋磁细菌的起源和演化提供了有利条件。

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