康斯坦茨的生物學家揭示了一種獨特且古老的基于磷的細菌代謝。這一發(fā)現(xiàn)的核心有四個要素：可追溯到 20 世紀 80 年代的分析計算、現(xiàn)代污水處理設施、新型細菌物種的鑒定以及約 25 億年前的殘留物。
我們的故事始于 20 世紀 80 年代末，從一張紙開始。在這張紙上，一位科學家計算出，化合物亞磷酸鹽轉化為磷酸鹽將釋放足夠的能量來產生細胞的能量載體——ATP 分子。因此，通過這種方式，微生物應該可以為自身提供能量。與我們星球上的大多數生物體不同，這種生物體不依賴于光或有機物分解的能量供應。
科學家實際上成功地從環(huán)境中分離出了這種微生物。正如計算所預測的那樣，其能量代謝是基于亞磷酸鹽氧化為磷酸鹽。但生化機制到底是如何運作的呢?遺憾的是，理解這一過程背后的生物化學所需的關鍵酶仍然隱藏著——因此這個謎團多年來仍未解開。在接下來的三十年里，這張紙一直被放在抽屜里，研究方法被擱置一旁。然而這位科學家卻無法將這個想法從他的腦海中抹去。
這位科學家是康斯坦茨大學湖沼學研究所的教授伯恩哈德·辛克(Bernhard Schink)。在他在紙上進行計算三十年后，一個意外的發(fā)現(xiàn)讓事情再次開始……
污水廠、意外發(fā)現(xiàn)和新物種
多年來一直在他腦海深處的東西終于被找到了：在所有地方，在康斯坦茨的一家污水處理廠，距離伯恩哈德·辛克的實驗室只有幾公里。來自康斯坦茨的生物學博士研究員毛竹清檢查了污水污泥樣本，發(fā)現(xiàn)了第二種微生物，它也從亞磷酸鹽中獲取能量。由 Bernhard Schink 領導的康斯坦茨生物學家將這種細菌放置在只有亞磷酸鹽作為食物來源的環(huán)境中。事實上：細菌數量增長了。
“這種細菌靠亞磷酸鹽氧化生存，據我們所知，完全靠這種反應。它以這種方式進行能量代謝，同時可以利用 CO2來構建細胞物質，”Schink 解釋道。“這種細菌是一種自養(yǎng)生物，就像植物一樣。然而，它確實不像植物那樣需要光，因為它從亞磷酸鹽氧化中獲取能量”。令人驚訝的是，事實證明，這種細菌不僅是一個新物種，而且實際上形成了一個全新的細菌屬。
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