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新发现 生物多样性 收藏的文章 发表:2019年9月13日

Microbialites:地球上的什么?

文摘

Microbialites如磐石般坚韧的水下结构看起来像珊瑚礁,但完全是由数以百万计的微生物。这些结构是非常古老的,可以发现在不同的环境中在地球上每一个大陆。墨西哥有许多microbialite珊瑚礁,在沙漠山谷,火山口湖,沿海泻湖。科学帮助我们理解微生物构建microbialites,知道同一种微生物组成microbialites在世界的不同地区,并找出微生物组织成microbialites。很多事情正在损害microbialites在墨西哥,包括差计划开发、污染缺乏污水处理,太多的用水量,肥料用于农业。政策调节发展急需帮助拯救这些不同和古代微生物礁。

Microbialites是什么?

你知道吗microbialite是什么?并不是很多人做。这是因为microbialites看起来像粘糊糊的水下的岩石,但他们实际上是珊瑚礁组成微生物(简单的单细胞生物)。Microbialites是迷人的,因为这些如磐石般坚韧的结构是由数以百万计的微生物之间的相互作用在某些水生生活环境。从水中微生物促进矿物质的沉淀,形成了microbialite结构(1]。自从microbialites就像岩石,他们非常古代以来一直在地球上。microbialites化石,被称为叠层石(来自希腊基质,床上或意义层,lithos意义的岩石),是地球上最古老的生命的证据,可以追溯到37亿年前2]。

蓝藻是一种类型的微生物中发现microbialites,这些细菌做各种各样的重要的工作。蓝藻建造庇护所,保护环境中的微生物群落从危险的事情,包括保护他们免受干燥和太阳紫外线的影响。蓝藻搭建的帐篷陷阱和绑定沉积物和矿物质,帮助成长microbialites [3,4]。蓝藻也参与生产的物质exopolymeric物质(EPS),这就像粘液。Exopolymeric物质相互帮助微生物保持密切联系,使细胞相互通信(4]。蓝细菌也有色素来自太阳的光子相互作用,使他们能够进行光合作用,导致大气中的碳的掺入(形式的有限公司2)到他们的细胞。蓝藻在光合作用中吸收水分和产生氧气。由于microbialites这么老,他们可能参与补氧早期的地球。轻轻地,慢慢地,泡沫,泡沫,microbialites产生氧气,~ 24亿年前,地球大气层的化学改变了足以支持其他生命形式的演变5]。蓝藻是其他种类的微生物的食物来源,帮助许多不同种类的微生物一起工作作为一个单元形成microbialite社区。

Microbialites住在哪里?

到处都是生活在不同的水生环境microbialites全球,包括极地、温带和热带地区。在墨西哥,有microbialite社区在不同的位置,包括沿海泻湖,火山口湖,沙漠池塘(图1)。

图1 - Microbialite礁位置在墨西哥,检查在我们的研究中:四弦吉他Cienegas盆地在墨西哥北部,火山口湖Alchichica在墨西哥中部,在尤卡坦半岛和Bacalar泻湖。
  • 图1 - Microbialite礁位置在墨西哥,检查在我们的研究中:四弦吉他Cienegas盆地在墨西哥北部,火山口湖Alchichica在墨西哥中部,在尤卡坦半岛和Bacalar泻湖。

所有在墨西哥Microbialites是一样的吗?

在我们的研究中,我们想知道如果microbialites从墨西哥相似或不同位置不同,使他们的微生物。研究这个,我们探索各种网站使用双体船,皮艇,船只。一旦我们确定了microbialite珊瑚礁,我们把小样本(~ 2 g)的microbialites前几毫米的表面,使用干净、无微生物工具和容器。我们在冷却器存储这些样本,然后冻结了他们当我们回到实验室。之后,我们从这些microbialite提取DNA样本,使用不同的酶,肥皂、有机分子。研究这种DNA,我们使用一种技术称为第一放大它聚合酶链反应(PCR)和分析如何相似或不同微生物的DNA序列。

通过比较微生物DNA的某些地区,成千上万的微生物可以从一个豌豆大小的岩石样本确认!

我们发现所有microbialite社区研究相同的微生物组,只是稍有不同的比例(图2)[6]。microbialites的主要微生物是蓝藻(我们已经讨论过)、变形菌门和拟杆菌门(非常多样化,可以消化许多类型的基质,包括碳、氮、硫),Chloroflexi(这可以做一个类型的光合作用,不会产生氧气,而是产生一种叫做硫化的物质),和古菌(生产和吃甲烷)(图3)。

图2 -多个不同类型的细菌组成microbialites发现在不同地区的墨西哥。
  • 图2 -多个不同类型的细菌组成microbialites发现在不同地区的墨西哥。
  • 左边列出了类型的细菌,和饼图的图片下microbialites表明microbialites从每个位置是由不同比例的这些类型的细菌。
图3——许多微生物构建microbialites。
  • 图3——许多微生物构建microbialites。
  • 光合作用,并获取有限公司2,产生氧气和活跃在氮、硫和甲烷循环。

变形菌门是最多样的细菌microbialites,占30 - 40%的总这些结构的多样性,紧随其后的是一群细菌,我们知之甚少,被称为非保密细菌,使microbialites ~ 20%的细菌。其他细菌,包括拟杆菌门,Plactomycetes Verrucomicrobia, Chloroflexi和蓝藻占剩下的多样性(图2)。微生物在microbialites自己和与环境之间互动数百万年来,和帮助地球,使我们的生活在这个星球上可能通过氧气和其他重要的生产过程。微生物群落的形成microbialites帮助地球函数作为一个单元。

在墨西哥Microbialites好干什么?

由于microbialites自给自足,他们只需要干净的水,阳光,和气体从大气中成长和发展。所有microbialites我们研究了在墨西哥生活在干净的地方和清水,和我们发现大规模microbialite的形成可以追溯到~ 10000岁(7]。一些美丽的水生环境中microbialites几千年来有温暖的兴旺发展,清晰,热带水域。是这种情况在墨西哥南部沿海泻湖称为Bacalar,这吸引了大量的游客。但出现问题在没有基础设施将污水从不断增长的人口,导致污染的泻湖。Microbialites Bacalar泻湖和其他地区的墨西哥正在受到人类活动的威胁。在墨西哥北部,microbialites茁壮成长的四弦吉他Cienegas山谷,这中间有很多池塘的沙漠,则有风险,因为太多的水正在从农业池塘中删除。在墨西哥中部,microbialites火山口湖的生活也面临风险,由于污染和太多的用水量。

人类是世界上生物多样性的主要问题,但我们也解决之道。Microbialites是地球历史的一部分,它是美好的,我们可以观察到今天这些古老的社区!我们有责任对我们的环境和教育做出聪明的选择。让我们使用高效的水处理技术来保存microbialites和其他水生生活!在去度假之前,读过的地方你将参观和了解植物,动物,和细菌,住在那里,所以你可以享受他们的公司在不伤害他们或他们的环境。

作者的贡献

作者的贡献同样写作本文。

术语表

Microbialite:↑这种像石头一样的结构由数以百万计的微生物碳酸盐沉淀。

微生物:↑在显微镜下看到的有机体。

叠层:↑microbialites化石,是迄今为止最古老的化石过时。

蓝藻:↑门的细菌能使光合作用。

Exopolymeric物质(EPS):↑粘液样分子由微生物释放到环境,帮助保持紧密和微生物相互通信。

聚合酶链反应(PCR):↑实验室技术获得数以百万计的DNA片段的拷贝,这样他们可以更容易地分析。

利益冲突声明

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

原始的文章

↑Valdespino-Castillo, p . M。,胡锦涛,P。,Merino-Ibarra, M., López-Gómez, L. M., Cerqueda-García, D., González-De Zayas, R., et al. 2018. Exploring biogeochemistry and microbial diversity of extant microbialites in Mexico and Cuba.前面。Microbiol。9:510。doi: 10.3389 / fmicb.2018.00510

引用

[1]↑里德,r . P。,Visscher, P. T., Decho, A. W., Stolz, J. F., Bebout, B. M., Dupraz, C., et al. 2000. The role of microbes in accretion, lamination and early lithification of modern marine stromatolites.自然406:989 - 92。doi: 10.1038 / 35023158

[2]↑Nutman, a P。,Bennett, V. C., Friend, C. R., Van Kranendonk, M. J., and Chivas, A. R. 2016. Rapid emergence of life shown by discovery of 3,700-million-year-old microbial structures.自然537:535-8。doi: 10.1038 / nature19355

[3]↑Watnick, P。,and Kolter, R. 2000. Biofilm, city of microbes.j . Bacteriol。182:2675-9。doi: 10.1128 / jb.182.10.2675 - 2679.2000

[4]↑弗莱明,h . C。,and Wingender, J. 2010. The biofilm matrix.启Microbiol Nat。8:623-33。doi: 10.1038 / nrmicro2415

[5]↑约翰斯顿,d . T。,Wolfe-Simon, F., Pearson, A., and Knoll, A. H. 2009. Anoxygenic photosynthesis modulated proterozoic oxygen and sustained Earth’s middle age.Proc。国家的。学会科学。美国106:16925-9。doi: 10.1073 / pnas.0909248106

[6]↑Valdespino-Castillo, p . M。,胡锦涛,P。,Merino-Ibarra, M., López-Gómez, L. M., Cerqueda-García, D., González-De Zayas, R., et al. 2018. Exploring biogeochemistry and microbial diversity of extant microbialites in Mexico and Cuba.前面。Microbiol。9:510。doi: 10.3389 / fmicb.2018.00510

[7]↑Gischler E。,GIbson, M. E., and Oschmann, W. 2008. Giant holocene freshwater microbialites, laguna bacalar, quintana roo, Mexico.沉积学55:1293 - 309。doi: 10.1111 / j.1365-3091.2007.00946.x