《科学家发现多功能海洋细菌可能会对全球变暖产生影响》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2017-12-04
  • 科学家发现,一种“稀有”海洋细菌的分布范围较之前更为广泛,并且具有很强的新陈代谢能力,可以促进温室气体产生。这项成果发表在《Science Advances》期刊上 。

    曾经很少被人们关注的亚硝化菌存在于海洋的各个角落,它们的无氧生存能力十分惊人。亚硝化球菌和其他类似细菌的生物功能一般是通过亚硝酸根的氧化来补充海洋中的硝酸盐,同时将二氧化碳转化为细胞结构的成分。藻类植物在海洋中吸收光能,并将二氧化碳固定在自身,氮的存在通常会限制藻类和其他类似植物的生长。然而氮对地球上的所有生物都是必不可少的,因为它是制造蛋白质和核酸所必需的,而它最丰富、最稳定的形式是硝酸盐。因此,硝酸盐的可用性与海洋储存二氧化碳的能力直接相关。阳光照射的海面常常会耗尽硝酸盐,但硝化细菌的存在会将硝酸盐高浓度的聚集在深海中。当深海的海水重新循环到阳光照射的表面(海洋循环的一部分,平均每1000年循环一次),这种深海硝酸盐将会补充绿色生物的生长,这些生物构成了海洋中所有生命的基础。

    然而,通过一系列的实验,在南大西洋纳米比亚海岸(South Atlantic off the Namibian coast)的研究发现,亚硝化菌可以在缺氧情况下转换其新陈代谢方式。尽管一些已知的其他海洋细菌也能产生一氧化氮,但这是第一次发现一种海洋氮化细菌能促进这种高效的温室气体和平流层臭氧消耗剂的产生。更重要的是,在全球数据库中的搜索显示,亚硝化菌实际上是一种世界范围的分布的菌落,意味着它的N2O生产潜力也是无处不在的——考虑到在全球变暖的影响下海洋正在逐渐失去氧气,这也可能是一个潜在的环境问题。此外,研究小组发现,亚硝化菌可以氧化硫化物,生成一种对大多数生命都非常有害的化合物。亚硝化菌也可以将硫化氢转化为无害的硫,同时将硫化物解毒,从而确保了其他生命形式的存在。

    (刘思青 编译)

  • 原文来源:;Versatile marine bacteria could be an influence on global warming, scientists discover
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    • 在加利福尼亚州圣地亚哥的海洋科学会议上发表的一项最新研究表明,海洋中声音最大的生物之一比你想象的要小,而且随着海洋变暖,它的声音会越来越大,给人类和海洋生物带来更多麻烦。鼓虾在海洋环境中制造出一种无处不在的噼啪声。科学家们怀疑这种声音有助于虾类交流、保卫领地和寻找食物。当足够多的虾同时发出啪的一声时,这种噪音就会主导沿海海洋的声景,有时会混淆声纳仪器。 研究人员于近日的2020年海洋科学会议上发表了新的研究结果,结果表明随着海洋温度的升高,鼓虾的声音将比以前更加频繁和响亮。这可能会放大全球海洋的背景噪声或声景,对海洋生物和人类产生影响。 伍兹霍尔海洋研究所的海洋生物学家Aran Mooney指出,这是一种非常酷的小动物。它们是甲壳类动物,有点像小虾或龙虾。它们通过快速闭合爪子发出声音,这样就产生了泡沫,当泡沫爆破时,就会发出噼啪声。Mooney和他的同事Ashlee Lillis在实验室的水箱中对虾进行实验,并聆听了在不同水温下海水里的虾的声音,他们发现温暖的海水和更大声、更频繁的鼓虾的声音之间有很强的关系。 Mooney指出,当温度升高时,发出噼啪声的速度也会增加。这是有道理的,因为虾本质上是冷血动物,这意味着它们的体温和活动水平很大程度上受其环境控制,就像蚂蚁在温暖的天气中移动的速度快于在寒冷的天气中移动的速度一样。我们实际上可以证明,发出噼啪声的速度不仅会增加,而且声级也会增加。因此,随着水温的升高,海水的声音实际上越来越大。 这种鼓虾可能对潜艇和船只使用的鱼类甚至声纳产生有害影响。Mooney强调,我们知道鱼使用声音进行交流。鱼互相呼唤,它们发出声音来吸引伴侣并保护领地。如果海洋声音变大,就有可能影响这些通信。我们还不知道。这是我们必须跟进的事情。响亮的鼓虾还可能削弱人类对海洋声音的使用。声纳探鱼器等常见仪器可能会受到影响。在更大的海洋中还有可能影响海军用来探测水雷的仪器,这可能会对国防产生影响。 这项研究得到了美国国家科学基金会和美国海军的支持。 (编译 刁何煜)
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    • 编译者:hujm
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    • 早在CRISPR作为一种精确的基因编辑工具名声大噪之前,它就已经有了另一项工作,即保护细菌免受病毒入侵。而且它并不孤单。研究人员1月25日在《科学》杂志网络版上报道,10组细菌基因具有相似的新发现的防御作用。 加州大学旧金山分校(University of California, San Francisco)的微生物学家约瑟夫·邦德-德纳米(Joseph Bondy-Denomy)说,这个发现“可能是细菌中已知免疫系统数量的两倍多”,他没有参与这项研究。 细菌对被称为噬菌体的致命病毒很脆弱,噬菌体可以劫持细菌的遗传机制,迫使它们产生病毒DNA。一些细菌使用一种名为CRISPR的系统保护自己免受噬菌体攻击,这种系统存储过去入侵者的DNA片段,以便细菌在未来能够识别和抵御这些噬菌体(SN: 4/15/17,第22页)。但是,以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所的微生物基因组学家、该项研究的共同作者罗特姆索雷克(Rotem Sorek)说,只有大约40%的细菌具有CRISPR。这就是他和他的同事们寻找其他防御机制的原因。 索雷克说,与防御相关的基因往往在基因组中聚集在一起。因此,他的团队从45000个微生物中筛选基因信息,标记出位于已知防御相关基因附近具有未知功能的基因群。 许多携带这种基因家族的细菌来自遥远的地方,比如海底。所以研究人员利用基因数据合成相关的DNA和他们插入大肠杆菌和枯草芽孢杆菌,这都可以种植和研究在实验室,研究人员追踪细菌如何抵抗噬菌体攻击当家庭中各种基因被删除。如果去掉某些基因会影响细菌抵抗噬菌体的能力,那么这个结果表明这组基因是一种防御系统。 研究人员发现,9组细菌基因被证明是抗噬菌体防御系统,其中一组系统对另一种外来DNA来源质粒具有保护作用。 先前发现的抗噬菌体保护系统,如CRISPR,已经用首字母缩略词来描述,但是,索雷克开玩笑说,“我们已经没有首字母缩略词了。因此,新的系统以保护神的名字命名——就像来自斯拉夫神话的两位女神卓娅。 Sorek说,这些数据还揭示了细菌免疫系统和更复杂生物的相似防御系统之间可能的共同起源。其中一些基因含有DNA片段,这些片段也被认为是植物、哺乳动物和无脊椎动物先天免疫系统的重要组成部分。 bond - denomy预测,这项研究很可能会引发一系列新的研究,以弄清楚这些新的防御系统是如何工作的,以及它们是否像CRISPR一样,也可能是有用的生物技术工具。