寻找地球生命起源线索的理研科学家发现了一种新的微生物，它可能会揭示生物是如何在地球上最初发展起来的，在宇宙其他地方寻找生命，以及如何改善微生物工厂。
他们的研究是在加利福尼亚北部崎岖的深水泉水中进行的，发现了一种能将二氧化碳转化为其他化学物质的微生物。这个过程不仅产生能量，而且采用了一种以前未知的代谢途径，这表明碳固定的新方法可能模仿我们星球上最早的能量代谢形式。
研究结果发表在《自然通讯》杂志上。
“这真的很不寻常，”该研究的主要作者兼微生物学家Shino Suzuki说，他是日本Wako的RIKEN开拓研究集群的地球生物学和天体生物学实验室的负责人。
这种微生物生存的不寻常条件可能是地球上生命起源的一种候选环境，所以这种新的碳固定“可能代表了原始生命最早的能量转换过程之一，”铃木说。事实证明，它也可以用来促进微生物制造化学品和生物燃料。
生命起源线索
这种微生物是一种被称为古菌的单细胞生命形式，来自一个名为“雪松”的超凡脱俗的生态系统。这个地质宝藏位于旧金山标志性的金门大桥以北约150公里处，其特点是某些地下岩石与水发生反应而形成的奇异矿物。
这个过程产生了富含钙、氢和甲烷气体的水，但缺乏生命所需的其他成分。尽管如此，生命还是在那里茁壮成长。
大约15年前，铃木和她的合作者开始在这种恶劣的环境中描述微生物，使用先进的基因测序技术来识别这些未知领域中的细菌和古生菌。他们遇到了各种各样的外来微生物，每一种都有不同的基因组特征和代谢功能。
一些以氢为食，而另一些则以碱性水中溶解的矿物质为食。然而，也许没有一个比Met12更奇怪和迷人的了。
Met12是一种丰富的古细菌，生活在雪松的深层地下水中。基因分析显示，它与一组厌氧微生物密切相关，这些微生物以其代谢产生甲烷的能力而闻名。然而，me12缺乏产生甲烷所需的基因。
相反，这种微生物依赖于另一种代谢途径，在这种途径中，二氧化碳被转化为一种叫做醋酸盐的有机分子，在这个过程中不会释放任何甲烷。值得注意的是，它是通过一种叫做MmcX的独特基因来辅助这种操作的。
铃木和她的团队发现，这种基因有助于提高Met12的电子输入能力，从而实现更强劲的能量代谢。这种适应对于微生物在像雪松这样的地形上繁衍是至关重要的，乍一看，这些地形似乎完全不适合这种生命。
铃木表示，这一发现展示了一种以意想不到的方式适应极端环境的生命形式，这一发现可能反映了原始生命甚至外星生命是如何在早期地球或其他行星上存在的恶劣条件下出现的。铃木说：“这可以对生命的起源提供一些见解。”
当铃木与来自美国、丹麦和日本其他地方的合作者首次发现Met12时，他们并不相信自己的发现。“我怀疑自己，”铃木说。“我以为我犯了一个错误。”
由于只有基因序列可用，他们不得不使用一种方法来重建微生物的环状基因组。在实验室培养Met12具有挑战性，因此他们无法通过传统的微生物学方法验证它的存在。谈到合成生物学，研究人员不得不使用创造性的验证方法来说服自己，这种有机体是真实的。
他们将MmcX基因插入一种杆状细菌中，通过基因工程使其不具有电子转移活性。这种调整有助于挽救微生物的电子吸收能力，甚至达到超过正常水平的程度。通过进一步的实验，研究人员推断出Met12是如何利用这些电子来促进能量代谢的，二氧化碳是主要的燃料来源。
精力充沛的兴奋
这一发现具有实际意义。这种细菌增强了它们的代谢活性和多功能性，通常用于制造生物燃料。铃木希望利用MmcX来提高依靠电子转移来帮助制造化学品和生物燃料的基因工程微生物的效率。他们的创新已经为这种分子技术申请了专利。
这种古菌的特征也有助于碳封存，这是减少排放以减缓气候变化步伐的优先事项。
创新的可能性并不止于MmcX。铃木预计，在对雪松的进一步探索和对其他具有未开发遗传多样性水库的独特环境的调查之后，将会有进一步的特殊发现。
她的团队现在正在日本阿尔卑斯山的白波哈波温泉（一种与雪松相似的高碱性温泉）和位于西太平洋的世界最深海沟马里亚纳海沟的水下火山等地寻找极端微生物。
“还有很多有趣的基因尚未被发现，”她说。
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