德國(guó)康士坦茨大學(xué)生物科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌無(wú)氧光合作用的一種新方式，該光合作用的副產(chǎn)品是 硝酸鹽。根據(jù)以前的理論假設(shè)，這種能量代謝方式是向有氧光合作用發(fā)展的過(guò)渡形式。有關(guān)專家指出，該研究成果是對(duì)自然界氮循環(huán)理論的補(bǔ)充。相關(guān)研究論文發(fā)表 在近期出版的美國(guó)《科學(xué)》雜志上。

 

光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。除光之外，光合作用還需要電子供體——氧 化物，光合作用從這里獲得電子，最終利用它從二氧化碳中合成有機(jī)物。無(wú)氧光合作用中硫的化合物是電子供體，副產(chǎn)品是硫或者硫化物。不久前發(fā)現(xiàn)了無(wú)氧光合作 用的一種形式，鐵的化合物是其電子供體，副產(chǎn)品是鐵的氧化物。大約37億—38億年前，在生命的早期階段無(wú)氧光合作用就存在了。

 

有氧光合作用出現(xiàn)在大約27億—28億年前，水是其電子供體，副產(chǎn)品是氧。有氧光合作用 的產(chǎn)生是生命發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，由于它大氣中出現(xiàn)了氧氣，并保證了高級(jí)微生物的存在。根據(jù)科學(xué)家1970年提出的理論假設(shè)，從無(wú)氧光合作用到有氧光合作用 的過(guò)渡是通過(guò)一系列階段實(shí)現(xiàn)的，氮化合物可能是電子供體，但“氮”光合作用在實(shí)驗(yàn)上一直沒(méi)有被證實(shí)。

 

如今，德國(guó)康士坦茨大學(xué)生物科學(xué)家在研究淡水和池塘沉積水的微生物過(guò)程中證實(shí)了這一點(diǎn)。 科學(xué)家在室外無(wú)氧環(huán)境下，在添加了少量亞硝酸鹽的介質(zhì)中培育微生物，幾周后在14個(gè)試驗(yàn)樣品中的10個(gè)里出現(xiàn)了粉紅色，這說(shuō)明細(xì)菌發(fā)生了無(wú)氧光合作用。同時(shí) 還發(fā)現(xiàn)，亞硝酸鹽氧化并轉(zhuǎn)化成硝酸鹽。研究人員借助于一系列特殊的測(cè)量，證明亞硝酸鹽氧化正是光合作用的結(jié)果，而不是其它生物或者化學(xué)過(guò)程。

 

研究人員還發(fā)現(xiàn)，池塘沉積水中的微生物“氮”光合作用最活躍，從這些微生物中產(chǎn)生了最大的細(xì)菌——直徑2微米—3微米的球形細(xì)胞?？茖W(xué)家在利用基因分析確定它們的血緣關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，這些微生物的近親是桃紅莢硫菌，是廣泛存在于光合作用中的γ－蛋白細(xì)菌。

 

研究人員認(rèn)為，該發(fā)現(xiàn)還擴(kuò)展了微生物參與氮循環(huán)的概念，因?yàn)?，至今還不清楚光合作用形成的有機(jī)物能夠在無(wú)氧情況下實(shí)現(xiàn)氮化合物的氧化，未來(lái)在描述生物進(jìn)化的早期階段（無(wú)氧）中將不得不考慮這種可能性。