生長溫度與趨磁細菌數量和種群關系研究進展

　　古溫度是古環境重建的重要參數。已有研究表明，全球變暖對高等動植物的多樣性具有顯著影響，但是，溫度變化對微生物有何影響目前尚不十分清楚。微生物分布廣、數量大、多樣性高，在全球元素循環和生態系統功能維持等方面發揮十分重要的作用，能否用微生物變化反映環境溫度是一個非常值得研究的科學問題。

　　趨磁細菌是一類能沿地磁場磁力線方向運動的微生物的總稱，它們在體內合成磁鐵礦 (Fe3O4) 或膠黃鐵礦 (Fe3S4) 磁小體，多呈鏈狀排列。這類細菌在自然界分布十分廣泛、易于磁收集且多樣性適中，可以作為研究微生物響應氣候和環境變化的理想模式生物類群。

　　中科院地質與地球物理研究所地球深部結構與過程研究室古地磁與年代學實驗室、中-法生物礦化與納米結構聯合實驗室林巍博士及其合作導師潘永信研究員等通過實驗室模擬研究，揭示了溫度變化對趨磁細菌數量和種群多樣性的影響。他們將相同來源的沉積物樣品在實驗室置于不同溫度下，保存約一個月后發現，9-26°C樣品中趨磁細菌的群落結構非常相似，而37°C下趨磁細菌的多樣性有明顯差異，樣品中趨磁細菌的數量也顯著降低，這表明溫度升高可以顯著影響趨磁細菌數量及其種群多樣性。

　　這項研究意義在于，可以利用沉積物中趨磁細菌古DNA信息反映其種群多樣性，作為古溫度估計的約束。有報道稱趨磁細菌合成磁小體磁鐵礦晶體的氧同位素比值也能反映細菌生長環境的溫度。因此，趨磁細菌及磁小體在古環境研究中具有潛力。

　　該項研究成果近期已發表在MicrobiologyOpen上 (Wei Lin, Yinzhao Wang and Yongxin Pan. Short-term effects of temperature on the abundance and diversity of magnetotactic cocci. MicrobiologyOpen. 2012, 1(1): 53-63)。

　　本研究工作得到中國科學院和國家自然科學基金資助。

        原文鏈接

說明：不同溫度下趨磁細菌群落的系統發育樹(A)和群落相似性的主坐標分析(B)，a、b和c表示同一溫度下的三個平行樣品。從圖中可以看出，37°C下趨磁細菌的種群多樣性與其余溫度下的樣品明顯不同。