揭开气候变化的秘密：将化石代表物与活的细菌联系起来

揭开气候变化的秘密：将化石代表物与活的细菌联系起来

（蜘蛛网eeook.com）据cnBeta：由脂质或脂肪分子组成的微生物表皮可以作为化石保存下来，并揭示了这些微生物过去生活的信息。"一些微生物的脂质被广泛用于重建过去的气候。它们一直被神秘所包围，因为我们不知道是哪些微生物在制造它们，在什么条件下制造它们。这种信息的缺乏限制了这些分子重建过去环境条件的预测能力，"Sahonero说。

她的研究证明了哪些细菌产生了这些脂质，以及它们如何进化其基于脂质的外层以适应不断变化的环境，进一步推进了我们更详细地重建和预测气候变化的能力。

脂质是细胞膜的分子构件，对每个微生物物种来说都是独一无二的。"乌特勒支大学地球科学学院副教授、NIOZ高级科学家劳拉-维拉努瓦介绍说，它的作用就像指纹一样，它们可以用来识别微生物遗体。古代微生物的脂质可以在古老的沉积物中找到。一旦这些来自过去的分子被分离、识别，并与目前活着的细菌群体相关联，这些脂质就可以像"生物标志物"一样发挥作用。这些标志物可以告诉我们古代地球的大气和海洋状况，因为我们从微生物的活体亲属那里知道它们如何与环境互动。

在没有氧气的血清瓶中进行生长实验的设置，以获得用于全能分析（脂质组、转录组和蛋白质组）的样本。资料来源：Diana Sahonero, NIOZ

长期以来，人们不清楚究竟是哪种细菌在制造这些特定的脂质，称为支链甘油二烷基甘油四醚（GDGTs）。这种类型的脂质经常被用于气候重建。戴安娜和她的同事终于发现了形成这些脂质的细菌。而且还发现这些细菌实际上是如何制造这些脂质的。"这就像在干草堆里找一根针"，Sahoreno说。"从一开始，我们就知道我们必须用一种大规模的方法来回答这个问题。我们需要调查超过1850种蛋白质来确定制造这些脂质分子的微生物。"

形成跨膜脂质的细菌的荧光显微镜图像，在这项研究中被用作模型生物。同时用DNA染料（DAPI）（左图）和膜染料（FM4-64）（右图）染色的Thermotoga maritima细胞。资料来源：Diana Sahonero, NIOZ

一旦研究人员知道目前哪些活的细菌会制造这些脂质分子，它们就可以被用来进行更准确的气候重建。研究人员可以测量这些活的细菌与它们周围的海水或大气的相互作用。这些信息带来了了一种"代理" - 将脂质分子的细节（例如丰度）与环境的价值联系起来的钥匙。这是根据古老的沉积物样本重建过去环境和气候条件的一个重要步骤。

"我们的研究表明，目前有许多种活着的细菌可以制造这些类型的膜脂。另外，我们发现这些细菌都局限于没有氧气的环境，"Sahonero说。"这项对细菌的古细菌类脂质的研究显示了产生它们的这组微生物是如何在数十亿年前进化出它们的脂质膜的。能够一窥生命历史的这一部分是非常奇妙的。直到现在，它大多是一个谜"。

Sahonero和她的同事们的工作仍在进行。"现在我们知道哪些细菌形成了这些分子构件，我们了解它们是如何做到这一点的。下一步，我们需要找出这些分子的生产如何取决于环境因素，如水温或pH值，然后，基于这些细菌脂质的代理可以被（古）气候学家更有把握地使用。这为他们提供了新的可能性，以更详细地重建和预测气候变化"。