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苏必利尔湖的研究揭示了硫在地球古代海洋中的循环方式

本站发布时间:2023-11-20 15:57:33

地球化学家Alexandra Phillipshasulfuronhermind黄色元素是重要的宏营养素,她正试图了解它是如何在环境中循环的具体来说,她对地球海洋中的硫循环感到担忧,大约30亿年前

幸运的是,Lake Superior的营养不足已经过去了圣巴巴拉大学和德卢斯明尼苏达大学的十年研究负责人菲利普斯说:“这真的很难在几年内恢复。”“这是一个伟大的窗口。”Shea和她的合著者发现了硫循环的类型他们的研究成果发表在《湖泊学与海洋学》杂志上,重点关注生物地球化学循环中的有机硫化合物

硫蛋白(SO4)是环境中最常见的硫,也是海水的主要成分在无法获得氧气的低洼地区和湖泊中,一些微生物可能通过将硫酸盐转化为硫化氢(H2S)来生存氢硫化物复合体的命运;它可以通过微生物的排泄快速溶解,或者可以在沉积物中保存数百万年将硫酸盐转化为硫化氢是一项长期获得荣誉的职业;基因组学证据表明,在过去30亿年中,有20亿人患有脑膜炎

但科学家们相信,直到2左右,硫酸盐才变得丰富起来7至240亿年前,当新溶解的蓝藻的光合作用活性在海洋和大气中产生大量氧气时这些古老的微生物是从哪里得到第一硫酸盐的

Alexandra Phillipsia是一位海洋、地球化学和地球生物学专家和气候科学家他们的研究重点是海洋和湖泊的有机土壤,以及社会现象,并为STEM中的女性展示了不同的角色模型菲利普是一名安全通讯员和政策办公室

在克服这一困境的过程中,菲利浦将注意力集中在含硫的有机硫化物分子上这些物质包括磺酰脂质和呋喃氨基酸在海洋中,硫酸盐的含量几乎是海洋有机物的百万倍她说:“但在一个没有太多硫酸盐的系统中,所有的有机硫化物都会更多。”

明尼苏达大学LargeLakesObservatory的教授SergeiKatsev说:“长期以来,我们的思想主要是从富含硫酸盐的现代海洋中学到的东西。”Katsev是国家科学基金会资助项目的高级科学家“然而,要理解早期的地球,需要注意当硫酸盐稀缺时出现的过程,而这正是有机物可以改变地球模式的地方。”

它只是偶然的,它的高级有很少的硫酸盐,接近千倍于海洋Phillipsesaid说:“在硫酸盐中,LakeSuperior的Looksalo可以在一年内关闭海洋的十亿分之一,这通常有助于理解和处理,因为它可以直接观察到。”早期海洋的硫酸盐含量很低,因为SO4的游离氧含量很低

大湖是古代海洋的一个分支,让菲利普看到了在类似的化学作用下,太阳周期是如何发挥作用的她心里有三个问题:

  1. 如果发生硫酸盐还原,哪种微生物有反应
  2. 如果有机肥料正在为这个过程提供燃料,那么什么类型的成分和微生物是指什么
  3. 那么,产生的氢硫化物发生了什么

Phillip和她的合作者前往Lake Superior,或从资源到链接的其他区域组织该团队从两个地点采集了样本并将其带回实验室进行分析:一个地点的沉积物中含有丰富的氟氧化合物,另一个地点没有硫酸盐排泄通常发生在环境的任何含氧部分氧气是一种资源,因此有机物在可能的情况下会将所有的氧气分散在硫酸盐之外研究小组使用霰弹枪将宏基因组微孢子虫与参与硫酸盐还原的基因结合在一起他们发现了很多,确切地说是在硫酸盐在这个实施例中的扬声器层中总之,他们鉴定了八个硫酸盐还原类群

我们有必要确定哪种类型的硫化微生物是优选的他们有不同的组织形式,包括未来的副生化社区,并观察到结果作者发现,这种微生物主要是由含硫脂质的硫酸盐产生的,而不是呋喃氨基酸尽管这一过程需要更多的能量,但从硫酸盐到氢硫化物的后续反应中获得的化学试剂要困难得多

这一过程不仅涉及到大量的脂质,而且在这些实施方案中它们的丰度也更高硫脂是由微生物群落产生的,当它们死亡时会分解到湖底

有了“谁”和“怎么”的回答,菲利浦开始关注氢硫化物的命运在大洋中,亚硫酸氢钠可以与黄铁矿反应生成黄铁矿但它可以与有机分子作用,产生有机硫化物她说:“我们发现湖中没有任何可替代的化学物质,这确实令人担忧。”“不仅为硫循环提供燃料的有机物是来源,而且它也是氢硫化物的最终来源。”

这个循环——从有机硫酸盐到氢硫化物再到硫化物——对搜索者来说是全新的菲利浦说:“科学界对气候系统的研究开始考虑有机硫的中心层。”这些生态系统可能会导致苏必利尔湖等营养不良环境中的硫循环,也可能导致海洋污染

这一过程也可能是具有高硫酸盐的进口隔离系统加州大学圣巴巴拉分校的非生物化学家尼奥·劳托尔·莫根·拉文说:“有机硫循环,就像我们在苏必利尔湖看到的一样,很可能在海洋和淡水沉积中同时存在。但在海洋硫酸盐中,它的行为会淹没四个信号。”“在低硫酸盐环境中工作,让Superior了解如何动态地将这些沉积的有机碳循环起来。”有机碳被视为微生物群落的能源,也是有机碳和微生物化石的储备综合起来,这些因素将有助于科学家了解地球硫循环微生物的进化及其对地球化学的影响

菲利普萨德说,一些最早的生化反应可能涉及硫磺“我们预测硫在实际的早期代谢中起着重要的作用。”对硫循环的进一步了解可以为早期生命形式如何共享
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