Nature首次揭示：硫化物氧化耦合三价铁矿还原的微生物及其代谢途径

来源：生物世界 2025-09-01 11:05

在这项最新研究中，研究团队通过全面的原核生物硫代谢基因组分析，首次揭示了能够利用细胞外固态三价铁作为电子受体进行硫化物氧化的细菌类群。

8 月 27 日，浙江大学环境与资源学院陈松灿研究员作为第一作者兼共同通讯作者，在Nature期刊发表了题为：Microbial iron oxide respiration coupled to sulfide oxidation的研究论文。

自生命起源以来，微生物始终驱动着地球硫循环的运行。然而，我们对微生物的硫循环能力及其与其他元素循环的耦合机制仍知之甚少。其中一个未被认知的代谢过程是硫化物氧化与三价铁氧化物还原的耦合反应 这个广泛存在的环境过程迄今为止被认为仅由非生物过程主导。

在这项最新研究中，研究团队通过全面的原核生物硫代谢基因组分析，首次揭示了能够利用细胞外固态三价铁作为电子受体进行硫化物氧化的细菌类群。基于百余个参与硫化合物异化转化基因构建的系统发育框架表明，硫循环代谢能力普遍存在于细菌和古菌的众多门类中。代谢重构预测显示，37 个原核生物门类的不同成员可能同时具有硫化物氧化与三价铁呼吸功能。生理学与转录组证据证实，模式培养菌株Desulfurivibrio alkaliphilus能以水铁矿作为胞外三价铁电子受体，通过氧化溶解态硫化物或硫化亚铁（FeS）至硫酸盐的方式实现自养生长，该生物过程在环境相关硫化物浓度下的反应速率显著快于非生物过程。

这些发现拓展了已知的硫循环微生物多样性，揭示了缺氧环境中硫铁循环耦合的生物学机制，凸显了微生物在全球元素循环中的基础性作用。

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