Biogeosciences Research Spotlight

硅藻是如何进化到利用有毒金属镉代替锌的?

网络分析表明,锌和镉硫化物在地质史上同步风化,在锌缺乏的情况下,镉可以作为光合途径的合适替代品。

Source: Journal of Geophysical Research: Biogeosciences


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This is an authorized translation of an Eos article. 本文是Eos文章的授权翻译。

凡是光线穿透海洋的地方,一定能发现硅藻。这些单细胞藻类通过将二氧化碳转化为有机物质,在海洋食物链中发挥着基础性作用。这个过程需要一种酶,这种酶需要矿物质锌。当锌缺乏的时候,一种有毒的重金属镉可以取而代之。

到目前为止,影响这一灵活的生物途径进化的地质环境尚不明确。在一项新的研究中,Srivastava等人利用矿物化学网络分析提供了新的线索,有助于了解硅藻这一不寻常的镉使用能力的影响因素。

网络分析被越来越多地用来探索和可视化矿物的多样性及其随时间的空间分布。在这里,研究人员用这种方法研究了地球数十亿年的历史中锌和镉之间的关系,包括1.8亿年前硅藻被认为已经进化的时候。

分析表明,与镉相比,锌可以形成含有更多其他元素的矿物,而锌和镉都可以形成化学性质相似的含硫矿物。这些锌和镉硫化物具有很强的耐候性,经常能在地质历史上的不同时期在同一地点被发现,在过去的5亿年间尤其丰富。

基于这些观点,作者们认为陆地上的风化过程大概由于陆生植物的生长而增强,可能向沿海水域释放了大量的锌和镉硫化物。硅藻以其快速消耗营养物质而闻名,可能会迅速消耗掉可用的锌,留下大量的镉。这样的环境可以影响硅藻用镉代替锌的能力的进化。

这些研究结果突出了岩石圈生物圈在地球海洋初级生产者进化过程中的重要相互作用。

—科学作家 Sarah Stanley

This translation was made by Wiley. 本文翻译由Wiley提供。

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Text © 2021. AGU. CC BY-NC-ND 3.0
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