着色菌目的细菌(学名:Chromatiales)又称
紫细菌,是
变形菌门门下的一类能够进行光合作用的细菌,也被称为紫硫菌。
紫硫细菌的光合作用具有独特的特点。它们的主要光合色素是细菌
叶绿素a或b,位于质膜和
类囊体(与质膜连续的片状膜复合体)中。在光合作用中,它们可以利用
硫化物或硫代
硫酸盐(一些物种也可以利用H2、Fe2+或
二氧化氮−)作为电子供体,硫被氧化产生硫粒,然后这些硫粒可能被氧化形成硫酸。紫硫细菌的硫沉积通常在细胞内,它们是光合
自养生物。
紫硫细菌通常生存在湖泊和其他水生
栖息地的有光无氧区域,
硫化氢积累,并且在“硫泉”中也可以触发紫硫细菌的大量生长。光合作用需要无氧条件;这些细菌无法在富氧环境中生存。紫硫细菌发展最有利的湖泊是混合型(永久分层)湖泊。混合型湖泊由于底部有更密集(通常是盐水)的水和表面附近有较少密集(通常是淡水)的水而分层。紫硫细菌的生长也受到全混合湖泊的分层支持。这些湖泊在春季和夏季会发生热层分层;表面水被加热,使其比底层冷水密度小,从而为紫硫细菌的生长提供了足够稳定的分层条件。如果有足够的
硫酸盐来支持硫酸盐还原,
沉积物中产生的
硫化物会向上扩散到无氧底层水中,紫硫细菌可以形成大量
细胞团,通常与绿色光合细菌一起出现。
紫硫细菌也可以在
潮间带微生物垫中找到,并且是其中一个显著的组成部分。由于
潮汐和进入的淡水流动,这些垫环境动态变化,导致类似混合型湖泊的分层环境。硫来源和分层使得紫硫细菌能够在这些潮间水池中生长。紫硫细菌通过分泌能够将沉积物结合在水池中的胞外聚合物物质,有助于稳定这些微生物垫环境的沉积物。
紫硫细菌在初级生产中起着重要作用,表明这些生物通过固定碳影响碳循环。它们还在其
栖息地中促进磷循环和铁循环。通过这些生物的上升,
磷酸盐,是湖泊富氧层中的限制性营养物质,被循环利用并提供给异养细菌使用。这表明,尽管紫硫细菌生存在其栖息地的无氧层,它们能够通过向上提供
无机化合物营养物质促进许多异养生物的生长。紫硫细菌通过食物链也能够循环利用无机营养物质和溶解有机物质;它们作为其他生物的食物来源。
紫硫细菌产生共轭色素,称为
类胡萝卜素,用于光合成复合体。当这些生物死亡并沉积时,一些色素分子以改变形式保存在
沉积物中。其中一种产生的类胡萝卜素分子,奥肯,经过
成岩作用变成了生物标志物奥肯。在北
澳大利亚的一个
沉积岩中发现了奥肯烷,可以推断出在埋藏时期存在紫硫细菌。一项研究的作者得出结论,根据紫硫细菌的生物标志物的存在,
古元古代的海洋必须是无氧和富
硫化氢的。这一发现为坎菲尔德海洋假说提供了证据。
紫硫细菌可以有助于减少环境中有害的
有机化合物和粪便废水池中的气味排放。在废水池中可以发现
甲烷等有害化合物,紫硫细菌可以帮助降低它们的浓度。有害的有机化合物可以通过光合同化作用去除,即通过光合作用中生物对碳的吸收。当废水池中的紫硫细菌进行光合作用时,它们可以利用有害化合物(如甲烷)中的碳作为碳源。这样就可以从废水池中去除甲烷,减少废水池的大气污染影响。在这些光合作用过程中,
硫化氢可以作为紫硫细菌的硫源。紫硫细菌利用H2S作为
还原剂,将其从废水池中去除,减少废水池中的气味和毒性。