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来自北京大学,中国地质大学,中南大学等处的研究人员发表了题为“Growth of non-phototrophic microorganisms on solar energy through mineral photocatalysis”的文章,通过学科间合作,发现了非光合作用的微生物能利用太阳能进行生长,这对于深入理解微生物生命生长机制具有重要意义,相关成果公布在Nature Communications杂志上。
文章的通讯作者是北京大学吴晓磊教授和中国地质大学董海良教授,这项研究矿物学、生物学、地质微生物学与环境科学等多领域合作的成果,得到国家重点基础研究发展计划(973计划)(2007CB815600)的资助。
长期以来,人们一直认为地球上微生物生命活动的能量来源主要是太阳能和化学物质(包括有机物和无机物)储存的能量。相应地,光能营养与化能营养成为地球上微生物生长代谢的两种基本的能量营养模式。传统的经典理论认为,光能营养型微生物由于含有光合色素,可利用太阳能将二氧化碳、水和其它无机物质合成为自身组成部分与营养物质。而化能营养型微生物由于缺少光合色素,自身不能直接转化与利用太阳光能量,只能从物质化学反应中通过元素化合价变化获取价态电子能量。
在这篇文章中,研究人员提出了不同的观点,他们发现自然界常见的半导体矿物如金红石(TiO2)、针铁矿(FeOOH)和闪锌矿(ZnS)等,在可见光下发生光催化作用所产生的光生电子,可沿着半导体矿物与微生物之间所形成的长程电子传递链最终传递给微生物,刺激并促进非光合化能自养型微生物氧化亚铁硫杆菌(A. ferrooxidans)和非光合化能异养型微生物粪产碱杆菌(A. faecalis)的大量生长,并能显著改变土壤微生物群落构成。
实验研究证实,半导体矿物日光催化作用促进非光合化能型微生物的生长量,与光子能量(波长)和光子-电子转化效率呈密切正相关关系。在固定光强下(8 mW/cm2),当波长从620 nm依次递减到420 nm时,氧化亚铁硫杆菌的细胞浓度增加一个数量级,体系光子-电子转化效率也从0.17 %升高到0.33 %。在此条件下整个体系的光能-生物质能转化效率为0.13 ‰到0.18 ‰。在模拟日光条件下,非光合化能异养型微生物粪产碱杆菌的细胞浓度较暗室无光照条件下增加三个数量级。
粪产碱杆菌在天然红壤微生物群落中的比例从初始不到5%左右,5天后迅速增加到70%左右,且一直维持在该浓度水平,相应暗室模拟对照实验中该菌比例却只有8%左右浓度水平。充分表明光生电子能够显著提高微生物的代谢活性与生物化学合成速度以及底物利用能力,预示这些微生物可以利用光生电子作为能源:继光能营养型微生物和化能营养型微生物之后发现的第三种类型—“光电能营养型微生物”。
这项研究成果将会改变人类对地球上微生物生命活动、能源获取与利用方式的理解,也为认识地球早期生物质能量的获取途径提供新思路,具有重要的理论意义。在发展新型的微生物培养技术、发酵工业技术、生物化工技术和环境生物技术等方面,具有广阔的应用前景。(来源:生物通 万纹)
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日本国立环境研究所生物和生态系统环境研究中心首席研究员山野博哉率领的研究小组日前说,他们在长崎县对马岛近海发现了世界生长纬度最高的珊瑚礁。
珊瑚通常生活在水温20摄氏度以上的热带、亚热带海域,高纬度地区很少生长。山野的研究小组在北纬34度25分的对马市丰玉町志多浦水深约10米的海湾中发现了这块珊瑚礁。这种珊瑚属于环菊珊瑚,形成的珊瑚礁长约100米,宽约10米,厚约5.5米,据认为是从约4300年前就开始形成了。
山野博哉一直致力于调查地球变暖对珊瑚礁生态系统的影响。2001年,他率领的研究小组在长崎县壹崎岛近海发现了珊瑚礁,当时被认为是生长海域最北的珊瑚礁。此次发现珊瑚礁位于壹崎岛西北约80公里处,刷新了这一纪录。
珊瑚是珊瑚虫群体的石灰质外壳,多年积累下来就形成珊瑚礁。环菊珊瑚群体通常呈团块形或圆球形,分布在表面的珊瑚虫在夜间会尽情伸展,形似一丛盛开的菊花,颜色为绿色或淡褐色。
头发虽然常被比喻为“三千烦恼丝”,但若头顶上只长着稀疏的毛发,却也令人十分烦恼。在爸妈眼中,自家小宝贝的任何身体特征、行为举止都是他们十分关切的事,尤其是看着小宝贝那光溜溜的西瓜皮,或长得东一撮、西一...即将发布
来自哥本哈根大学的科学家们在一项新研究中证实一种特定类型的碳水化合物在调控神经系统生长与形成的细胞内信号中发挥了重要的作用。这种碳水化合物缺损会导致遗传病神经纤维瘤和某些类型癌症特征性的无限制细胞生长。研究结果发布在《美国科学院院刊》(PNAS)杂志上。
哥本哈根大学健康与医学科学学院的科学家们在显微镜下对一种特殊类型的果蝇开展了研究。新研究将焦点放在了某一组称之为糖脂的特定碳水化合物,以及其对于细胞复杂通讯系统的影响上。从长远来看,这一聚光神经纤维瘤的模型研究将为世界各地的患者提供福利。
“最重要的研究发现是我们证实了碳水化合物在细胞间通讯中的新功能。我们还证实该信号通路紊乱会引起细胞生长改变。这一发现值得癌症研究人员进一步深究,”神经科学和药理学系副教授和医生Ole Kjærulff说。
糖链控制细胞生长
糖脂是由于糖分子长链连接脂肪组成的化合物。它们定位于细胞膜发挥各种功能,例如保护细胞或成为免疫系统的识别对象。
“在果蝇模型中,如果我们阻止糖链延长,我们可以证实碳水化合物在调控正常细胞的生长中发挥了重要的作用。当糖链缩短时,由于细胞分裂增加会导致组织急剧生长。尤其,看起来神经细胞的支持细胞——胶质细胞——受到了影响,”副教授Hans Wandall解释说。
神经纤维瘤可导致畸形 新研究也影响了我们对于神经纤维瘤的了解。神经纤维瘤是一种可遗传的疾病,在神经和皮肤上形成肿瘤。每10万人种有大约20人受累于此病,临床表现为轻重不同的畸形。这一疾病也可累及骨骼,并常常引起学习问题。
“当你越接近了解导致某种疾病的机制时,从更长远来看就越能自然地通过药物开发来影响疾病进程。神经纤维瘤并不是一种绝症,但由于症状非常明显,大大影响了患者的生命质量,”Ole Kjærulff解释说。Hans Wandall补充该疾病也与某些类型的癌症,尤其是脑癌具有相关性。
(生物通:何嫱)
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