揭開氣候變化的秘密：將化石代表物與活的細菌聯(lián)系起來 _氣候

揭開氣候變化的秘密：將化石代表物與活的細菌聯(lián)系起來
據(jù)cnBeta：由脂質(zhì)或脂肪分子組成的微生物表皮可以作為化石保存下來，并揭示了這些微生物過去生活的信息。"一些微生物的脂質(zhì)被廣泛用于重建過去的氣候。它們一直被神秘所包圍，因為我們不知道是哪些微生物在制造它們，在什么條件下制造它們。這種信息的缺乏限制了這些分子重建過去環(huán)境條件的預測能力，"Sahonero說。
她的研究證明了哪些細菌產(chǎn)生了這些脂質(zhì) ，以及它們?nèi)绾芜M化其基于脂質(zhì)的外層以適應不斷變化的環(huán)境，進一步推進了我們更詳細地重建和預測氣候變化的能力。
氣候重建
脂質(zhì)是細胞膜的分子構件，對每個微生物物種來說都是獨一無二的。"烏特勒支大學地球科學學院副教授、NIOZ高級科學家勞拉-維拉努瓦介紹說，它的作用就像指紋一樣，它們可以用來識別微生物遺體。古代微生物的脂質(zhì)可以在古老的沉積物中找到。一旦這些來自過去的分子被分離、識別，并與目前活著的細菌群體相關聯(lián)，這些脂質(zhì)就可以像"生物標志物"一樣發(fā)揮作用。這些標志物可以告訴我們古代地球的大氣和海洋狀況，因為我們從微生物的活體親屬那里知道它們?nèi)绾闻c環(huán)境互動。

在沒有氧氣的血清瓶中進行生長實驗的設置，以獲得用于全能分析（脂質(zhì)組、轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組）的樣本。資料來源：Diana Sahonero, NIOZ
誰制造了這些分子，如何制造的？
長期以來，人們不清楚究竟是哪種細菌在制造這些特定的脂質(zhì)，稱為支鏈甘油二烷基甘油四醚（GDGTs）。這種類型的脂質(zhì)經(jīng)常被用于氣候重建。戴安娜和她的同事終于發(fā)現(xiàn)了形成這些脂質(zhì)的細菌。而且還發(fā)現(xiàn)這些細菌實際上是如何制造這些脂質(zhì)的。"這就像在干草堆里找一根針" ， Sahoreno說。"從一開始，我們就知道我們必須用一種大規(guī)模的方法來回答這個問題。我們需要調(diào)查超過1850種蛋白質(zhì)來確定制造這些脂質(zhì)分子的微生物。"

形成跨膜脂質(zhì)的細菌的熒光顯微鏡圖像，在這項研究中被用作模型生物。同時用DNA染料（DAPI）（左圖）和膜染料（FM4-64）（右圖）染色的Thermotoga maritima細胞。資料來源：Diana Sahonero, NIOZ
一旦研究人員知道目前哪些活的細菌會制造這些脂質(zhì)分子，它們就可以被用來進行更準確的氣候重建。研究人員可以測量這些活的細菌與它們周圍的海水或大氣的相互作用。這些信息帶來了了一種"代理" - 將脂質(zhì)分子的細節(jié)（例如豐度）與環(huán)境的價值聯(lián)系起來的鑰匙。這是根據(jù)古老的沉積物樣本重建過去環(huán)境和氣候條件的一個重要步驟。
生命的早期進化
"我們的研究表明，目前有許多種活著的細菌可以制造這些類型的膜脂。另外，我們發(fā)現(xiàn)這些細菌都局限于沒有氧氣的環(huán)境，"Sahonero說。"這項對細菌的古細菌類脂質(zhì)的研究顯示了產(chǎn)生它們的這組微生物是如何在數(shù)十億年前進化出它們的脂質(zhì)膜的。能夠一窺生命歷史的這一部分是非常奇妙的。直到現(xiàn)在，它大多是一個謎" 。
下一步是什么？
Sahonero和她的同事們的工作仍在進行。"現(xiàn)在我們知道哪些細菌形成了這些分子構件，我們了解它們是如何做到這一點的。下一步，我們需要找出這些分子的生產(chǎn)如何取決于環(huán)境因素，如水溫或pH值，然后，基于這些細菌脂質(zhì)的代理可以被（古）氣候?qū)W家更有把握地使用。這為他們提供了新的可能性，以更詳細地重建和預測氣候變化" 。