中外研究团队揭示甲烷影响砷迁移新途径

沿着这个思路,赵和平团队在富含甲烷的湿地实地取样,并结合同位素示踪的异位培养,试图富集培养更多此类功能微生物,结果他们发现了甲烷氧化耦合砷还原现象。在这个转化过程中,甲烷被氧化成为二氧化碳,同时环境中常见的重金属砷,从五价结合态转变成了更易迁移、更易溶解也更具毒性的三价砷。

研究人员定位了甲烷氧化和砷还原的活性基因,揭示了参与耦合反应的功能微生物,并重构了甲烷厌氧氧化耦合砷还原的生物学代谢通路。结果表明甲烷氧化古菌首先通过逆向产甲烷途径活化甲烷并获得电子,随后电子被传递到细胞周质中的砷还原酶或者共生的砷还原菌中,实现进一步的砷还原。研究人员认为,多血红素色素蛋白是实现微生物种间协作的充分条件,未来可以利用含有这类功能蛋白的微生物,为研发环境污染高效修复的生物技术提供方案。

研究人员还发现在自然环境中甲烷厌氧氧化会促进土壤结合态砷酸盐向水溶性更高的亚砷酸盐转化,从而溶解在水环境中更易被生物利用。而且,甲烷厌氧氧化耦合砷还原广泛分布于各种生境中,可能会极大推动环境中砷污染的迁移转化,从而影响后续的粮食生产和人类活动。

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