由維也納大學微生物學家 Marc Mussmann 和 Alexander Loy 領導的國際研究小組發現了一種全新的微生物代謝形式。新發現的被稱為 MISO 細菌的微生物可以通過氧化有毒硫化物來“呼吸”鐵礦物質。科學家發現，有毒氣體硫化氫與固體鐵礦物之間的反應不僅僅是一個化學過程。但這也是一個生物過程。在這條新發現的路徑上，生活在海洋沉積物和濕地土壤中的適應性微生物可以去除有毒的硫化物。並用作生長的能量來源。這些細菌可能在防止水生生態系統中缺氧“死亡區”擴大方面發揮重要作用。
研究結果最近發表在 自然–
微生物如何驅動地球的元素循環？
碳、氮、硫和鐵等關鍵元素在環境中的移動是通過所謂的生物地球化學循環進行的。這些變化是通過氧化還原和氧化（氧化還原）反應發生的，這些反應在空氣、水、土壤、岩石和生物之間移動元素。這是因為這些循環控制溫室氣體。因此，它直接影響世界氣候和溫度的平衡。微生物幾乎驅動這些過程的每一步。他們使用硫和鐵等物質來呼吸。就像人類依靠氧氣來代謝食物一樣。
硫和鐵對於生活在海底、濕地和沈積物等缺氧棲息地的微生物群落至關重要。硫可以氣體形式存在於大氣中。硫酸鹽溶解在海水中或鎖在礦藏中。另一方面，鐵在不同的化學形式之間變化。取決於氧氣的供應情況。當微生物處理硫時，它們常常同時改變鐵的形態。這在兩個元素之間建立了緊密的連接。這種耦合影響營養物質的循環。並影響二氧化碳和甲烷等溫室氣體的產生或使用。了解這些聯繫有助於科學家預測自然系統如何應對環境變化。包括污染和全球變暖。
微生物利用鐵去除有毒的硫化物。
在沒有氧氣的條件下，例如海洋沉積物、濕地和地下含水層，一些微生物會產生硫化氫。是一種具有惡臭且劇毒的氣體。硫化物礦物與氧化鐵(III)之間的反應，基本上是鐵鏽。它有助於控制硫化物含量。到目前為止，科學家們認為這個過程是通過化學反應發生的，該反應產生了元素硫和一硫化鐵（FeS），這是一種黑色礦物質，使海灘沙子呈現深色和低氧含量。
維也納大學微生物學與環境系統中心 CeMESS 研究組組長 Alexander Loy 表示：“我們證明，這些對環境重要的氧化還原反應不僅僅是化學反應。” “微生物也可以控制它們的生長。”
該團隊的研究結果揭示了一種名為 MISO 的新型微生物能源生產方式。該過程將氧化鐵（III）的還原與硫化物的氧化聯繫起來。與單純的化學反應不同，味噌直接產生硫酸鹽。通過繞過硫循環的中間步驟，“MISO 細菌可以去除有毒的硫化物，並可能有助於防止水生環境中所謂‘死亡區’的擴大。”同時，它有助於固定二氧化碳以促進生長。這與植物類似。 ”CeMESS 的高級科學家 Marc Mussmann 補充道。
決定世界方向的快速而廣泛的過程。
在實驗室實驗中，研究人員發現，由微生物引起的MISO反應比化學產生的相同反應發生得更快。這表明微生物很可能是自然環境變化背後的主要力量。 “多種細菌和古細菌都具有 MISO 的遺傳能力，”主要作者 Song-Can Chen 解釋道。 “它們在自然和人造環境中都存在。”
研究表明，海洋沉積物中的 MISO 活性可能造成全球硫化物氧化的 7%。這一過程是由不斷融化的河流和冰川進入海洋的活性鐵驅動的。這項研究由奧地利科學基金 (FWF) 支持，作為“微生物驅動行星健康”卓越小組的一部分，確定了在無氧環境中連接硫、鐵和碳循環的新生物機制。
“這一發現證明了微生物代謝的獨創性，並強調了它們在塑造全球元素循環中不可或缺的作用，”亞歷山大·洛伊總結道。
