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电子显微图像 在极端酸性环境下生活的微生物体图像
科技曙光已经照耀到生活在极端环境中的微生物。班戈大学彼得•金利森教授和一个国际研究小组的新研究于2008年6月发表在著名科学杂志《美国国家科学院学报》(Proceedings of the National Academy of Science of the U.S.A)上,该研究更深入的揭示了生活在极端环境中的微生物是如何保持DNA完整的 。
与至今发现的其他生物体不一样,对在极端酸性条件下繁衍的不寻常的生物体( Ferroplasma acidiphilum )而言,负责DNA修复和复制( DNA连接酶)的蛋白质是以铁为基础的。其他生物体中类似的蛋白质依靠镁或钾元素作为活动的基础。极端酸性环境中的酶和铁原子结合在一起,使蛋白质呈现美丽的紫色。
金利森教授实验室的蛋白质分离是一项非同寻常的实验。在极端的环境下,它可以预料细胞复制的DNA蓝图将发生损坏和变异。铁的存在使得情况又有所不同。金利森教授说:“含铁的分子是DNA分子的基石——它们是‘铁铆钉’,将蛋白质聚集在一起,从而确保DNA完成正确的复制和重组及DNA断裂修复 。生物体的生化‘机器’则依赖蛋白质内的这些‘铁铆钉’。”
“这告诉我们大量关于极端环境中的生命信息——这一点显得很重要,尤其是在思考关于生命起源的许多推测时。这些推测认为地球上的生命起源于这类‘敌对’条件——在地球生命的早期阶段,环境中有大量含丰富铁硫的矿物质以及丰富的可溶性铁。关于铁调控生物体的新知识,则证实了我们关于星球上早期生命的推测,表明DNA在极端酸性条件下(在pH值1.5-3 的环境中)能够有效地被修复。”金利森教授解释说。
“这项工作将有助于我们了解关键酶活性如何出现在富含铁的环境中,并主导着地球生命的出现。”马德里国家生物技术中心(西班牙)的维克多•德•洛伦佐教授说到,“这些发现将很快出现在微生物学和生物化学的主流教科书中,对此我不会感到惊讶。”
这项研究的核心-极端酸性环境下的生物体,是在用黄铁矿矿石操作的生物反应器里发现。这个生物体是应用到生物冶金提取的微生物群落的一部分,以便从矿石中提取金属。在自然界,它是在酸性和富含铁的环境,而且往往是热液和构造活动频繁的区域里发现的。
班戈大学环境基因组学的彼得•金利森教授被任命为乡村环境综合研究中心主任,该中心由阿伯斯威和班戈大学的研究机构以及企业合作伙伴一起负责,威尔士议会政府通过威尔士高等教育拨款委员会对其进行资助。
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