趋磁细菌(Magnetotactic bacterium)是一类在外磁场的作用下能作定向活动并在体内构成纳米磁性颗粒-磁小体(Magnetosome)的细菌,其次要漫衍于泥土、湖泊和陆地中。
趋磁细菌是在1975年由布雷克莫尔(Richard P. Blakemore)发明的,他在一种称为折叠螺旋体(Spirochaeta plicatilis)的趋磁细菌中发明磁小体的存在并定名。Blakemore 发明这些细菌在显微镜下察看时老是移向载玻片的一边。假如他拿一个磁铁接近载玻片,细菌就会向磁铁的N极挪动。这些细菌之以是有这类行为次要是由于它们发生很大的、含铁的、具有磁性的小颗粒。每颗颗粒都具有北极和南极洲。这些细菌将这些小磁铁排成不断线构成一长的磁铁。他们用这类磁铁当作指南针来使他们沿着地磁偏向挪动。为什么这些细菌必要用罗盘?像其他许多范例的细菌,趋磁细菌本来不非常爱好氧气。他们必要从富氧区移至微氧或无氧区。在水性情况中,含氧量跟着水深度的添加而低落,以是,趋磁细菌爱好生活在它们地点的水性情况底部。
据报导,地球磁场既庇护地球物种免受恒星风和无害星空射线的打击,也间接影响了部份物种的行动和心理勾当。能沿着地磁场磁力线偏向活动的趋磁细菌,就是受磁场影响的微物种家属代表。
正在西安定洋麦哲伦海山举行科技底子资本观察专项综合观察的迷信号上,来自中科院陆地所陆地生态与情况迷信重点尝试室的潘红苗副研讨员,次要处置趋磁细菌研讨。迷信号搭载的发明号深海呆板人从海山收集的堆积物次要是有孔虫砂,潘红苗在显微镜下认真察看,等待从中搜索到趋磁细菌的身影。
趋磁细菌在地球上遍及存在,今朝已在海水湖泊、河道、陆地潮间带、潟湖、盐湖等700多种生态情况中发明,其多样性等特点也得到深化研讨,潘红苗说,但趋磁细菌在深海情况中的群落布局和多样性特点,还缺少零碎性和针对性研讨。特别是在海山非凡情况中的多样性特点,至今还未见零碎报导。
海山是深海海底共同而遍及的地形之一,物种量和生物丰厚度都高。2015年以来,中科院陆地所陆地生态与情况迷信重点尝试室的团队在对西安定洋马里亚纳海山和卡罗琳海山的迷信观察中,均发明了趋磁细菌的身影,此中在马里亚纳海山判定出14个新属、16个新种。
鞭毛是细菌的活动器官。在马里亚纳海山,科研团队发明了一类非凡的趋磁细菌,鞭毛以一种前所未见的方法摆列,这大概是趋磁细菌顺应海山非凡情况的一种特点。相干研讨论文已于2017年年末颁发在国际威望学术期刊《迷信陈述》上。
趋磁细菌为什么能趋磁?
其实,趋磁细菌可以汲取生活情况中的铁,构成棱柱、立方八面体、枪弹甲等差别外形的磁小体,呈链状摆列。这相称于在菌体内构成一个物种罗盘,使细菌能无效感到外界磁场,并操纵地球磁场的磁力线疾速定位到最好生态位。
迷信研讨发明,趋磁细菌不爱好生活情况中有过量氧气。为了探求最合适的氧浓度情况,南半球的趋磁细菌爱好沿着磁力线往南活动,北半球的趋磁细菌爱好往北活动,赤道邻近则存在着向南北两个偏向活动的趋磁细菌。
操纵这一疾速定位特色,趋磁细菌能够在药物研发上大显神通。细菌体内的磁小体提纯后毒性低、物种相容性好,可当作多种药物和大份子化合物的载体,利用于定向治疗肿瘤。
趋磁细菌在地球上漫衍遍及、数目浩繁,到场了铁、硫、碳、氮、磷等元素轮回,在陆地物种地球化学轮回中饰演侧主要脚色。在普通细菌中,铁仅占细胞干重的0.025%,而趋磁细菌的铁可占3.8%,是普通细菌的百倍以上。
趋磁细菌死亡后,部份磁小体可构成化石。磁小体化石中照顾的古地磁和古情况信息是研讨物种地磁学与物种矿化作用的抱负形式物种,可为迷信家重构地球古气象情况供给紧张根据。
潘红苗说,假如在麦哲伦海山的堆积物中搜索到趋磁细菌,将分离光学和电子显微技能、零碎发育学和宏基因组学等办法,研讨趋磁细菌在差别海山堆积物之间的漫衍、种群布局及多样性等特点,阐发其与情况因子相干性,并摸索海山趋磁细菌非凡品种及退化发源。