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新发现的细菌可以对抗气候变化和土壤污染

新发现的细菌可以对抗气候变化和土壤污染

康奈尔大学的研究人员发现了一种新的土壤细菌,他们将其命名为“土壤细菌”,以纪念第一个发现它的康奈尔大学教授。这种细菌特别擅长分解有机物,包括煤、天然气、石油和垃圾燃烧时释放的致癌化学物质。

“自从生命开始,微生物就已经在这里存在了将近40亿年。他们创造了我们生活的系统,并将其维持下去。”“我们可能看不见他们,但他们在主导一切。”

2月6日,巴克利和其他5名康奈尔大学的研究人员,以及莱康姆学院的同事,在《国际系统与进化微生物学杂志》上发表了一篇题为《从酸性森林土壤中分离出的酚酸降解细菌——苯甲酸细菌》的论文,描述了这种新细菌。

这种名为madseniana的新细菌是为了纪念已故的微生物学教授吉恩·马德森(Gene Madsen)而命名的。他于2017年去世,当时他还没来得及证实这一发现。

所有的动植物,包括人类,都有一群友好的细菌帮助我们消化食物和抵抗感染。生活在土壤中的细菌不仅帮助植物生长、应对压力和击退害虫,它们对了解气候变化也至关重要。

新发现的细菌属于对羟基磷灰石细菌属。对羟基磷灰石细菌以其降解芳香族化合物的能力而闻名,在某些物种中,它们还具有形成固定大气氮的根瘤的能力。这个物种的名字,madseniana,反映了马德森在环境微生物学领域工作的遗产。

马德森的研究重点是生物降解,即微生物在分解污染土壤中的污染物方面所起的作用。他的研究重点是多环芳烃(PAHs)等有机污染物。他的工作是开创性的,他提供了天然工具来处理危险废物,而这些地方的污染土壤很难被挖掘和清除。

吉恩是一个谦虚的人,也是一位伟大的科学家。我很高兴看到他的遗产以这种方式延续下去。具有这些特征的细菌很容易以这位杰出的环境微生物学家的名字命名。我想吉恩一定在笑。”

这项工作始于康奈尔大学在火鸡山的实验森林,这是康奈尔大学植物园管理的一个自然区域。马德森从森林土壤中分离出新的细菌;巴克利的团队完成了这个项目。

第一步是测序细菌的核糖体RNA基因,这提供了madseniana是一个独特物种的遗传证据。在研究这种新细菌时,研究人员注意到,madseniana尤其擅长分解芳香烃,而芳香烃是构成木质素的主要成分,木质素是植物生物量和土壤有机质的主要成分。有毒的多环芳烃污染中也含有芳香烃。

这意味着新发现的细菌可能成为生物降解研究的候选对象,并在土壤碳循环中发挥重要作用。

巴克利的实验室主要研究细菌在碳循环中的作用。碳循环是指碳在地球和大气中的自然循环。

巴克利说:“我们对土壤细菌的活动知之甚少。“土壤每年处理的碳大约是全世界人类从汽车、发电厂和供暖设备中所排放的碳的7倍,而这仅仅是它们分解植物材料的自然过程。因为土壤中有如此大量的碳,我们管理土壤的方式的微小改变可能会对气候变化产生重大影响。”

在madseniana的案例中,巴克利的实验室希望更多地了解细菌和森林树木之间的共生关系。初步研究表明,树木向细菌提供碳,而细菌反过来又降解土壤有机质,从而为树木释放氮和磷等营养物质。

了解细菌是如何分解土壤中的碳的,这是保持土壤可持续性和预测全球气候未来的关键。

巴克利实验室的博士后助理罗兰·威廉(Roland Wilhelm)是这篇论文的第一作者。其他合著者包括该实验室的博士生肖恩·墨菲(Sean Murphy);本科生研究助理Nicole Feriancek '22和David Karasz '20;Christopher DeRito,研究支持专家;还有莱康姆学院的生物学教授杰弗里·纽曼。

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