德國康士坦茨大學生物科學家發現了細菌無氧光合作用的一種新方式,該光合作用的副產品是
硝酸鹽。根據以前的理論假設,這種能量代謝方式是向有氧光合作用發展的過渡形式。有關專家指出,該研究成果是對自然界氮循環理論的補充。相關研究論文發表
在近期出版的美國《科學》雜志上。
光合作用是生物界最基本的物質代謝和能量代謝。除光之外,光合作用還需要電子供體——氧
化物,光合作用從這里獲得電子,最終利用它從二氧化碳中合成有機物。無氧光合作用中硫的化合物是電子供體,副產品是硫或者硫化物。不久前發現了無氧光合作
用的一種形式,鐵的化合物是其電子供體,副產品是鐵的氧化物。大約37億—38億年前,在生命的早期階段無氧光合作用就存在了。
有氧光合作用出現在大約27億—28億年前,水是其電子供體,副產品是氧。有氧光合作用
的產生是生命發展的重要轉折點,由于它大氣中出現了氧氣,并保證了高級微生物的存在。根據科學家1970年提出的理論假設,從無氧光合作用到有氧光合作用
的過渡是通過一系列階段實現的,氮化合物可能是電子供體,但“氮”光合作用在實驗上一直沒有被證實。
如今,德國康士坦茨大學生物科學家在研究淡水和池塘沉積水的微生物過程中證實了這一點。
科學家在室外無氧環境下,在添加了少量亞硝酸鹽的介質中培育微生物,幾周后在14個試驗樣品中的10個里出現了粉紅色,這說明細菌發生了無氧光合作用。同時
還發現,亞硝酸鹽氧化并轉化成硝酸鹽。研究人員借助于一系列特殊的測量,證明亞硝酸鹽氧化正是光合作用的結果,而不是其它生物或者化學過程。
研究人員還發現,池塘沉積水中的微生物“氮”光合作用最活躍,從這些微生物中產生了最大的細菌——直徑2微米—3微米的球形細胞。科學家在利用基因分析確定它們的血緣關系時發現,這些微生物的近親是桃紅莢硫菌,是廣泛存在于光合作用中的γ-蛋白細菌。
研究人員認為,該發現還擴展了微生物參與氮循環的概念,因為,至今還不清楚光合作用形成的有機物能夠在無氧情況下實現氮化合物的氧化,未來在描述生物進化的早期階段(無氧)中將不得不考慮這種可能性。