科研人員提出微生物趨磁性古老單起源新模型

中科院地質(zhì)地球所地球與行星物理重點實驗室生物地磁學(xué)研究團(tuán)隊研究員林巍、潘永信等，聯(lián)合澳大利亞國立大學(xué)和美國內(nèi)華達(dá)大學(xué)拉斯維加斯分校的合作者，開展了迄今規(guī)模**、跨越南北半球的趨磁細(xì)菌多樣性和宏基因組研究。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在《國際微生物生態(tài)學(xué)會會刊》。該研究受國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體、中科院重點部署項目、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會等項目資助。

林巍告訴《中國科學(xué)報》記者，對趨磁細(xì)菌的研究不僅有助于認(rèn)識生物趨磁性和生物礦化的起源和演化，而且對于理解高等生物，甚至人體內(nèi)類似的感磁過程和機(jī)理等具有重要意義。

目前關(guān)于趨磁細(xì)菌的起源和演化一直存在爭論，近年來磁小體基因簇的發(fā)現(xiàn)，為深入研究和認(rèn)識趨磁細(xì)菌的分類、起源和演化提供了可能。

研究團(tuán)隊結(jié)合對公共數(shù)據(jù)庫中已發(fā)表微生物基因組數(shù)據(jù)的篩選，共獲得了28條、分屬于3個細(xì)菌門類的環(huán)境趨磁細(xì)菌的基因組草圖，**發(fā)現(xiàn)了屬于ζ-變形菌綱和λ-變形菌綱的趨磁細(xì)菌，確認(rèn)了原先劃分為α-變形菌綱的趨磁球菌應(yīng)為一個獨(dú)立的新綱——η-變形菌綱。同時，他們進(jìn)一步對獲得的磁小體基因簇進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育研究和對比分析，發(fā)現(xiàn)調(diào)控Fe3O4和Fe3S4磁小體合成的核心基因具有共同的起源，垂直基因傳遞是其演化的主要驅(qū)動力，不支持多起源模型和水平基因傳遞模型。

基于上述研究，研究團(tuán)隊提出了微生物趨磁性古老單起源的新模型?！拔覀冋J(rèn)為趨磁細(xì)菌的共同祖先在地質(zhì)歷史早期的太古代已經(jīng)起源，在隨后的演化中一部分微生物逐漸丟失磁小體基因簇成為不能趨磁的微生物，而在另一部分類群中磁小體基因簇保留下來并在演化中發(fā)生譜系特異性變化，逐漸形成了種類多樣且在系統(tǒng)發(fā)育樹上呈不連續(xù)分布的現(xiàn)生趨磁細(xì)菌。” 林巍表示。