微生物學家發(fā)現(xiàn)抵抗甲烷形成的細菌（Desulfosporosinus）

奧地利維也納大學微生物學和生態(tài)系統(tǒng)科學系的微生物學家亞力山大洛伊博士和貝拉豪斯曼教授與德國布倫瑞克的DSMZ萊布尼茨研究所米迦勒皮特教授的合作-德國微生物和細胞培養(yǎng)物集合中發(fā)現(xiàn)了一種罕見的細菌物種（念珠菌屬）Desulfosporosinus infrequens），抵消了沼澤地溫室氣體甲烷的過度形成。這些細菌通過將硫酸鹽還原為硫化物來產(chǎn)生能量，并且在甲烷產(chǎn)生過程中具有重要的控制功能。細菌被鎖定在與產(chǎn)生甲烷的古細菌的營養(yǎng)物質的持續(xù)競爭中; 這樣做可以減少古菌的活動，從而防止產(chǎn)生更多的甲烷，并有助于避免額外的變暖。

環(huán)境中的微生物多樣性主要隱藏在稀有生物圈內（相對豐度<0.1％的所有物種）。雖然休眠很好地解釋了低豐度狀態(tài)，但導致稀有但活躍的微生物的機制仍然是難以捉摸的。我們使用環(huán)境系統(tǒng)生物學進行基因組學和轉錄鑒定“ Candidatus Desulfosporosinus infrequens”，這是一種低豐度的硫酸鹽還原微生物，在淡水濕地中具有世界性，它可以促進神秘的硫磺循環(huán)。我們通過酸性泥炭土的宏基因組獲得了其近乎完整的基因組。此外，我們通過脫硫孢子蟲靶向的qPCR和metatranscriptomics 分析了在原位樣條件下培養(yǎng)50天的缺氧泥炭土壤。該在所有培養(yǎng)條件下，Desulfosporosinus種群保持恒定的低豐度，平均每cm 3土壤1.2×10 6 16S rRNA基因拷貝。相反，轉錄活性“ Ca.與無底物對照相比，當用硫酸鹽對丙酸鹽，丙酸鹽，乳酸鹽或丁酸鹽進行微量修飾時，脫硫孢子蟲的變異“在第36天增加56至188倍。總體轉錄活性由編碼核糖體蛋白，能量代謝和應激反應的基因的表達驅動，但不是由編碼細胞生長相關過程的基因的表達驅動。由于我們的結果不支持這些高活性微生物在生物量增加或細胞分裂方面的生長，因此他們不得不將其僅有的能量用于維持，有可能抵消酸性pH條件。這一發(fā)現(xiàn)解釋了一個罕見的生物圈成員如何為生物地球化學相關過程做出貢獻，同時在50天內保持零增長狀態(tài)。

重要性

微生物稀有生物圈是地球上大的生物多樣性池，構成了其所有成員的總和，是棲息地生物量的重要組成部分。休眠或饑餓通常用于解釋環(huán)境中低豐度微生物的持久性。我們顯示低豐度微生物可以高度轉錄活性，同時保持零生長狀態(tài)至少7周。我們的結果證明，在高細胞活動狀態(tài)下的這種零增長是由維護要求驅動的。我們表明，情況確實如此。對于微生物關鍵巖物種來說，特別是濕地中的世界性低豐度的硫酸鹽還原微生物，其參與平衡溫室氣體排放。綜上所述，

低豐度Desulfosporosinus的多功能能量代謝。Desulfosporosinus SP。MAG SbF1編碼了用于異化硫酸鹽還原的完整規(guī)范途徑（圖1和表 S1a ）。這包括硫酸腺苷酰轉移酶（Sat），腺苷酰基硫酸鹽還原酶（AprBA），異化亞硫酸還原酶（DsrAB）和釋放硫化物的DsrC，它們依次參與硫酸鹽還原成硫化物。此外，檢測到編碼電子傳遞QmoAB和DsrMKJOP絡合物的基因，與他們的亞基組成是典型的用于Desulfosporosinus物種（30，31，33，34）。其他dsr基因包括dsrD，dsrN和dsrT（38），具有迄今未失效的功能; fdxD，編碼[4Fe4S] - 賦予毒素; 和第二組DsrMK家族編碼基因（dsrM2和dsrK2）。SbF1還編碼三聚異化亞硫酸還原酶AsrABC（厭氧亞硫酸還原酶）（39）。