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著色菌目
來源:互聯網

著色菌目的細菌(學名:Chromatiales)又稱紫細菌,是變形菌門門下的一類能夠進行光合作用的細菌,也被稱為紫硫菌。

特征

紫硫細菌的光合作用具有獨特的特點。它們的主要光合色素是細菌葉綠素a或b,位于質膜和類囊體(與質膜連續的片狀膜復合體)中。在光合作用中,它們可以利用硫化物或硫代硫酸鹽(一些物種也可以利用H2、Fe2+或二氧化氮?)作為電子供體,硫被氧化產生硫粒,然后這些硫粒可能被氧化形成硫酸。紫硫細菌的硫沉積通常在細胞內,它們是光合自養生物

棲息環境

紫硫細菌通常生存在湖泊和其他水生棲息地的有光無氧區域,硫化氫積累,并且在“硫泉”中也可以觸發紫硫細菌的大量生長。光合作用需要無氧條件;這些細菌無法在富氧環境中生存。紫硫細菌發展最有利的湖泊是混合型(永久分層)湖泊。混合型湖泊由于底部有更密集(通常是鹽水)的水和表面附近有較少密集(通常是淡水)的水而分層。紫硫細菌的生長也受到全混合湖泊的分層支持。這些湖泊在春季和夏季會發生熱層分層;表面水被加熱,使其比底層冷水密度小,從而為紫硫細菌的生長提供了足夠穩定的分層條件。如果有足夠的硫酸鹽來支持硫酸鹽還原,沉積物中產生的硫化物會向上擴散到無氧底層水中,紫硫細菌可以形成大量細胞團,通常與綠色光合細菌一起出現。

紫硫細菌也可以在潮間帶微生物墊中找到,并且是其中一個顯著的組成部分。由于潮汐和進入的淡水流動,這些墊環境動態變化,導致類似混合型湖泊的分層環境。硫來源和分層使得紫硫細菌能夠在這些潮間水池中生長。紫硫細菌通過分泌能夠將沉積物結合在水池中的胞外聚合物物質,有助于穩定這些微生物墊環境的沉積物。

生態意義

紫硫細菌在初級生產中起著重要作用,表明這些生物通過固定碳影響碳循環。它們還在其棲息地中促進磷循環和鐵循環。通過這些生物的上升,磷酸鹽,是湖泊富氧層中的限制性營養物質,被循環利用并提供給異養細菌使用。這表明,盡管紫硫細菌生存在其棲息地的無氧層,它們能夠通過向上提供無機化合物營養物質促進許多異養生物的生長。紫硫細菌通過食物鏈也能夠循環利用無機營養物質和溶解有機物質;它們作為其他生物的食物來源。

紫硫細菌產生共軛色素,稱為類胡蘿卜素,用于光合成復合體。當這些生物死亡并沉積時,一些色素分子以改變形式保存在沉積物中。其中一種產生的類胡蘿卜素分子,奧肯,經過成巖作用變成了生物標志物奧肯。在北澳大利亞的一個沉積巖中發現了奧肯烷,可以推斷出在埋藏時期存在紫硫細菌。一項研究的作者得出結論,根據紫硫細菌的生物標志物的存在,古元古代的海洋必須是無氧和富硫化氫的。這一發現為坎菲爾德海洋假說提供了證據。

紫硫細菌可以有助于減少環境中有害的有機化合物和糞便廢水池中的氣味排放。在廢水池中可以發現甲烷等有害化合物,紫硫細菌可以幫助降低它們的濃度。有害的有機化合物可以通過光合同化作用去除,即通過光合作用中生物對碳的吸收。當廢水池中的紫硫細菌進行光合作用時,它們可以利用有害化合物(如甲烷)中的碳作為碳源。這樣就可以從廢水池中去除甲烷,減少廢水池的大氣污染影響。在這些光合作用過程中,硫化氫可以作為紫硫細菌的硫源。紫硫細菌利用H2S作為還原劑,將其從廢水池中去除,減少廢水池中的氣味和毒性。

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