深海熱液微生物基于硫化鎘納米顆粒利用光能新機制.

8月25日，國際微生物學期刊Environmental Microbiology在線刊發(fā)題為Formation of cadmium sulfide nanoparticles mediates cadmium resistance and light utilization of the deep-sea bacterium Idiomarina sp. OT37-5b的文章，報道了中國科學院海洋研究所研究員孫超岷團隊關(guān)于深海熱液細菌基于硫化鎘納米顆粒利用光能的新發(fā)現(xiàn)，為解釋深海微生物是否能夠利用光能及發(fā)展新型光學納米材料提供了新的理論依據(jù)和物質(zhì)基礎(chǔ).
　　深海熱液口是一種非常特殊的極端生境，溫度高、重金屬含量高，同時也孕育了豐富的生物類群，是研究深海生物極端環(huán)境適應(yīng)機制乃至生命起源的理想場所。深海熱液口在活躍狀態(tài)下不斷噴發(fā)熱量并產(chǎn)生微弱的光，被認為可能是光合生物的起源地，也可能孕育其它特殊光能利用生物，但一直沒有得到證實。
　　研究團隊在深海熱液樣品中分離到一株細菌Idiomarina sp. OT37-5b，在前期研究中發(fā)現(xiàn)該菌能耐受并脫除較高濃度的鎘離子，在額外添加半胱氨酸的情況下，耐受及脫除能力得到大幅提升，并形成了大量硫化鎘納米顆粒。借助分子微生物、蛋白組學等手段，研究人員確定了介導(dǎo)微生物形成硫化鎘納米顆粒的酶分子，為后期高效生產(chǎn)硫化鎘光學納米材料提供了良好的功能酶。研究人員偶然發(fā)現(xiàn)該菌能夠借助形成的硫化鎘納米顆粒利用光能進行能量合成，以更好地適應(yīng)深海貧瘠的生態(tài)環(huán)境。借助蛋白組學手段，研究人員發(fā)現(xiàn)該菌能夠驅(qū)動硫化鎘納米顆粒吸收光電子并進入氧化磷酸化過程，進而產(chǎn)生能量。該研究發(fā)現(xiàn)熱液口微生物在適應(yīng)重金屬脅迫的同時能夠巧妙利用納米光學材料的光電子吸收特性，變不利因素為有利因素，為適應(yīng)深海極端環(huán)境進化出了一種特別的光能利用機制，也為探索深海光能利用潛在途徑乃至是否存在特殊光合作用提供了良好的研究材料和新視角。
　　海洋所博士研究生馬寧為論文第一作者，孫超岷為論文通訊作者。研究得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項及大洋協(xié)會“深海生物資源計劃”等項目聯(lián)合資助。