实验室事故中发现一百多年前预测的食金属细菌

微生物学家Jared Leadbeater在出差几个月后第一次回到办公室时，发现了一些奇怪的东西。一种奶油色的碳酸锰(MnCO3)化合物，涂在他放在水槽里的玻璃器皿上，已经变黑了。这是微生物学家Jared Leadbeater几个月来的第一次出差，他发现一种奶油色的碳酸锰(MnCO3)化合物已经变黑了。有东西偷走了它的一些电子。

我想，那是什么？加州理工学院(Caltech)的研究员利德比特(Leadbeater)说。这种暗物质是氧化锰的一种形式-这是一种当锰离子失去电子并经历一种称为氧化的反应时形成的产物。

我开始怀疑是不是长期被追捧的微生物造成的，Leadbeater解释说，所以我们系统地进行了测试来找出答案。

为了验证这是否真的是由生物过程造成的，Leadbeater和他的团队在更多的罐子上涂上了MnCO3，并用灼热的蒸汽对其中一些罐子进行了消毒(众所周知MnCO3在这些条件下是稳定的)。

这些瓶子上的锰化合物没有变黑(即使是一年后)，但没有消毒的烧瓶却变黑了。因此，电子窃贼必须是可以被热蒸汽摧毁的东西。

所以，研究人员培养了罐子里的东西。RNA分析揭示了70种细菌，但通过进一步的测试，研究小组设法排除了一些，直到只剩下两个可能的罪魁祸首。

它们是通常为新月形的硝螺旋菌和杆状的β蛋白细菌。已知这两种细菌的近亲都生活在地下水中。

我们以单个菌落的形式从破碎的氧化物中分离出[β蛋白细菌]。但是这个物种不会单独氧化MnCO3。研究小组在一项新的研究中写道，要么是硝基吡喃单独负责Mn(II)的氧化，要么是这种活动是联合的，#34；研究小组在一项新的研究中写道。

研究小组意识到，电子被盗可能是团队努力的结果。但动机是什么呢？研究人员有他们的怀疑。

他们在一些培养物中使用了标有碳13的锰，果然，细菌将这些碳同位素结合到了他们的身体里。

这证实了可疑细菌是自养的-能够利用能源生产自己的食物。

细菌利用锰电子的能量将二氧化碳转化为可用碳，就像植物在光合作用过程中利用阳光将二氧化碳和水转化为糖和氧气一样。

这个过程被称为化学合成，虽然已知使用其他金属，但这是我们第一次看到细胞以这种方式利用锰。

LeadBetter解释说，这些是第一批被发现使用锰作为燃料来源的细菌，尽管这样的微生物在一个多世纪前就被预测存在了。

锰也是我们必需的营养素。我们的身体用它来处理脂肪和蛋白质以及骨骼形成，我们从坚果、茶和绿叶蔬菜等食物中获得它。

虽然锰是地球表面最常见的元素之一，但许多关于锰及其在地球上的循环仍然是个谜--包括它堵塞水管的奇怪倾向。

利德贝特说，有一整套关于饮用水分配系统被锰氧化物堵塞的环境工程文献。

但是，这些材料是如何产生的，原因是什么，仍然是一个谜。显然，许多科学家认为细菌利用锰作为能量可能是罪魁祸首，但是直到现在才有证据支持这一观点。

氧化锰还神秘地以结核的形式出现在海底的大部分地方，锰参与了包括碳、氮、铁和氧在内的许多相互关联的元素循环。

因此，像这些新发现的细菌一样，锰电子窃贼的存在可以解释很多。

研究人员说，细菌的细胞倍增时间和氧化速率将在短短两年内产生相当于全球储量的锰氧化物。

这些物种的近亲似乎存在于许多地方，因此它们在地球上循环这种金属的潜力可能是巨大的。

加州理工大学地球生物学家伍德沃德·费舍尔(Woodward Fischer)没有参与这项研究，他说，这一发现填补了我们在理解地球元素循环方面的一个重大智力空白，并增加了锰这种深奥但常见的过渡金属塑造地球生命进化的不同方式。