着色菌目
着色菌目
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。
特征
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
栖息环境
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。
生态意义
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。
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参考资料

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