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在12万年前的冰样中发现的超小型微生物

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在格陵兰岛冰川表面以下3000米采取的一个12万年的冰样中幸存下来的数百万微型微生物的发现将由美国宾夕法尼亚州立大学科学家于2004年5月26日在美国社会大会上公布在路易斯安那州新奥尔良的微生物学。这一发现非常重要,因为它可能有助于确定地球上以及宇宙中其他地方的生命极限,例如在像火星这样的冰冷的行星上。 来自宾夕法尼亚州:小,冷,和饥饿:来自12万年前的格陵兰 - 冰川冰样本的超小型微生物

发现数百万微生物在120,000年的冰样中存活从距离格陵兰冰川表面3000米的地方,将于2004年5月26日在美国路易斯安那州新奥尔良的美国微生物学会大会上由宾州州立大学的科学家宣布。这一发现非常重要,因为它可能有助于确定地球上以及宇宙中其他地方的生命极限,例如在像火星这样的冰冷的行星上。根据宾州研究人员Vanya I. Miteva和微生物学和生物技术学教授Jean E. Brenchley的说法,他们在冰川取自冰川的样品中发现的大部分微生物的微生物数量都小于1微米尺寸比最常见的细菌小,范围从1到10微米。另外,大部分细胞似乎甚至更小,并通过具有0.2微米孔的过滤器。科学家们有兴趣了解微生物如何在包括零度以下的温度,干燥,高压,低氧和营养物质浓度的应力条件下在极地(即数百万年)中保存。因为冰川与冰川底部的古老永冻层混合在一起,微生物可能已经被困在那里数百万年。

“我们特别感兴趣的是超小型细胞的形成,作为一种可能的应激 - 存活机制,无论它们是已知正常大小的微生物的微型形式还是本质上矮小的新型生物体,以及这些细胞是否能携带在代谢过程中受到如此高度的压力,“Miteva说。随着细胞大小的减少,生理变化可能使其变得休眠或以最小的能量维持极低的活性。

“这些冰芯微生物中的许多与来自其他寒冷环境的各种超微小微生物有关,这些微生物已被证明使用不同的碳源和能源,并且耐受干燥,饥饿,辐射和其他胁迫因素。他们的现代亲属包括模型超微细菌Sphingopyxis alaskensis,这是在冷的阿拉斯加水域丰富,“Brenchley报道。她和米特娃正在仔细检查他们发现的所有微生物,以确定物种的身份和多样性,并寻找具有新功能的微生物。

研究人员使用了多种方法,包括重复样品过滤,电子显微镜和流式细胞术的改良技术,以快速揭示细胞的数量,并估计其不同的大小,DNA含量和其他特征。 Miteva和Brenchley发现了许多不同形状和尺寸的细胞,其中包括比仅0.2微米的过滤孔尺寸更大的细胞百分比。 Miteva说:“看起来,这些超小型微生物常常在研究中被遗漏,因为它们通过了通常用于收集细胞进行分析的最好的过滤器。

科学家们认为,这些矮小细胞属于“非文化大多数”,因为它们是地球上所有微生物的99%,从未被分离和培养用于研究。为了描述一个新的有机体,研究它的细胞大小,检查它的生理机能,评估它的生态学作用,获得这样的“分离物”是必要的。 “我们现在只知道地球上存在的所有微生物的冰山一角,而且一般认为这些未知微生物的很大一部分体积非常小,”Miteva说。

“一个主要的挑战是发展小说 Brenchley说,“这些方法可以用来培养一些以前不可培养的生物体。” “目前还没有一个既定的方案,而且很少有人知道从冷冻的环境中恢复这些压力和可能受损的细胞,使他们长期处于恶劣的环境中。”Miteva和Brenchley成功培养的一些细胞需要特殊的条件,长达六个月才能形成最初的殖民地。研究人员发现,这些菌落在进一步的培养过程中生长得更快,大部分继续形成以细胞为主的细胞。

“我们对格陵兰岛冰层中存在的超小型细胞的丰度,活力和特性的研究与发现小型生命形式的可能性有关;细胞如何生存,是小,冷,和饥饿;以及培养这些小细胞需要发展的新技巧,“Miteva说。 “这项研究是微生物学家继续追求的一部分,以克服目前我们的方法的局限性,并回答一个大问题,”什么新的微生物在那里,他们在做什么?“

这项研究得到了该部门的支持(Grant DE-FG02-93ER20117)和宾夕法尼亚州天体生物学中心(NASA-Ames合作协议No.NCC2-1057)。



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