现代酸性矿山废水环境中的真核微生物：生物多样性生理学生物.PDF

第 ３３卷　第 １期 第　四　纪　研　究 Ｖｏｌ．３３，　Ｎｏ．１ 　２０１３年 １月 ＱＵＡＴＥＲＮＡＲＹ　ＳＣＩＥＮＣＥＳ Ｊａｎｕａｒｙ，２０１３ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１７４１０．２０１３．０１．０８ 文章编号　　１００１－７４１０（２０１３）０１－６８－１１ 现代酸性矿山废水环境中的真核微生物： 生物多样性、生理学、生物地球化学特征 及其对古环境和早期生命演化的指示 ① ①② ① ＳｈａｍｉｋＤａｓｇｕｐｔａ　方家松 　李江涛 ③ ① ③ 张　利 　王嘉妮 　韦兵兵 （ 同济大学海洋地质国家重点实验室，上海　２０００９２； ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＨａｗａｉｉＰａｃｉｆｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， ① ② Ｋａｎｅｏｈｅ，ＨＩ９６７４４，ＵＳＡ； 中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室，武汉　４３００７４） ③ 摘要　　现代酸性矿山废水（ＡＭＤ）环境被认为是地球早期环境的理想对应物。ＡＭＤ的水环境具有金属含量高、 ｐＨ低的特点，这与太古代－早元古代时期海洋的某些环境条件十分类似。然而，尽管 ＡＭＤ的环境条件恶劣，但仍 然栖息着非常丰富的原核和真核微生物，在这其中那些嗜酸的、营光合作用的真核微生物类群（特别是 Ｅｕｇｌｅｎａ ｍｕｔａｂｉｌｉｓ）更是引起众多科学家极大的研究兴趣。本文全面概述了在 ＡＭＤ环境中发现的真核微生物 Ｅｕｇｌｅｎｉｄｓ种 群的生物化学、生理学和生物地球化学特征，以及这些特征对于理解生命演化和早期地球环境条件等方面的指示 性作用。Ｅｕｇｌｅｎｉｄｓ的细胞具备区域化功能，因而具备需氧和厌氧的蜡酯和甾醇的双生物合成途径，同时它们还可 以形成生物膜，所有这些均使得 Ｅｕｇｌｅｎｉｄｓ能够在早期地球极端恶劣的环境条件下生存并持续演化。在 ＡＭＤ酸性 环境中发育的富铁叠层石、嗜酸微生物的脂类化合物及其碳同位素比值以及它们独特的生理和生化特征可用于阐 述真核生物的演化、地球早期大气中氧气的产生、条带状富铁建造的形成以及地球早期的环境演化等。 主题词　　现代酸性矿山废水环境　真核微生物　生物标志化合物　碳同位素　地球早期演化 中图分类号　　　Ｐ５９３，Ｑ９４６，Ｘ１７２　　　　文献标识码　　Ａ ４ＦｅＳ＋１５Ｏ＋１４ＨＯ→４Ｆｅ（ＯＨ）＋８ＨＳＯ １　酸性矿山废水环境简介 ２ ２ ２ ３ ２ ４ 上述反应直接或间接受到微生物代谢活动的影 ［３］ 地球上极酸性（ｐＨ＜３５）的水环境主要出现在 响 。在极低 ｐＨ条件下，微生物能够显著加快黄 ２＋ ３＋ ［４，５］ 天然热泉、酸性岩排水 （ａｃｉｄｒｏｃｋｄｒａｉｎａｇｅ，简称 铁矿的溶解以及Ｆｅ氧化为Ｆｅ 的速率 。目前， ＡＲＤ）或者是由人类活动引起的环境中，如酸性矿 在 硫 杆 菌 属 （Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ）、酸 硫 杆 菌 属 山废水（ａｃｉｄｍｉｎｅｄｒａｉｎａｇｅ，简称 ＡＭＤ）。ＡＭＤ是指 （Ａｃｉｄｉｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ）和钩端螺旋菌属（