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养殖细菌促进海洋生长

海洋共生细菌可能有助于“施肥”海洋中的动物生长。来自维也纳大学和马克斯普朗克海洋微生物学研究所的微生物学家Jillian Petersen及其同事发现,海洋动物中的化学合成细菌可以固定氮和碳。这是第一个已知能够固氮的共生体。

化学合成共生体是生活在动物体内或体表上的细菌,为宿主提供原本无法获得的食物。人们早就知道这些细菌固定碳并将其转化为有机形式。来自维也纳大学和马克斯普朗克海洋微生物学研究所的微生物学家Jillian Petersen及其同事现在揭示了氮的可能性。化学合成细菌将惰性氮气转化为生物可利用的形式。由于氮通常是海洋中的限制性营养素,这些细菌可能在海洋生态系统中促进生长。

现在已经在海洋lucinid蛤和线虫蠕虫的化学合成共生体中发现了固氮的能力。在这项研究中调查的共生蛤和蠕虫在全世界的沿海海域中被发现。在一些地区,蛤蜊甚至被认为是美味佳肴。“化学合成”是指细菌具有在完全没有阳光的情况下进行初级生产的特殊能力,仅使用化学键中存储的能量。这种共生的初级生产足以为细菌及其动物宿主提供食物来源。

Petersen和她的同事利用最先进的DNA测序技术,在这些蠕虫和蛤蜊的共生体中发现了固氮所需的所有基因。之前已知没有海洋化学合成共生体能够固氮。彼得森说:“我们的发现特别令人惊讶,因为这些细菌可能从周围环境中吸收氮,也可以从宿主身上回收氮废物”。“看起来他们不需要修理这些东西。”因此,该团队还对蛤进行了转录组学和蛋白质组学分析,并确实检测了固氮基因的表达。“这表明这些共生体正在积极地将氮气固定在它们的宿主体内”,彼得森继续说道。

助理教授Jillian Petersen在维也纳大学研究这些共生关系,此前曾在德国马克斯普朗克海洋微生物研究所领导研究团队,他们发现了这一点。维也纳团队与世界各地的研究机构合作,包括马克斯普朗克研究所,法国蒙彼利埃大学,加拿大卡尔加里大学和的Hydra研究所。根据彼得森团队的博士后研究员,经验丰富的潜水员Ulisse Cardini的说法,“我们的大部分实地工作都是在墨尔本的HYDRA研究所完成的。”他通过水肺潜水收集了许多样本。“此外,我们的同事来自普利茅斯大学海洋研究所的尼古拉斯希格斯和伦敦自然历史博物馆的约翰泰勒慷慨地与我们分享他们的样品收藏品,因此我们能够在世界各地的海洋蛤蜊物种中寻找这些固氮基因 - 我们找到他们。在这些动物相关细菌中,固氮的能力可能很普遍,“卡迪尼说。

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