生物谷：德国康士坦茨大学生物科学家发现了细菌无氧光合作用的一种新方式，该光合作用的副产品是硝酸盐。根据以前的理论假设，这种能量代谢方式是向有氧光合作用发展的过渡形式。有关专家指出，该研究成果是对自然界氮循环理论的补充。相关研究论文发表在近期出版的美国《科学》杂志上。
光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。除光之外，光合作用还需要电子供体———氧化物，光合作用从这里获得电子，最终利用它从二氧化碳中合成有机物。无氧光合作用中硫的化合物是电子供体，副产品是硫或者硫化物。不久前发现了无氧光合作用的一种形式，铁的化合物是其电子供体，副产品是铁的氧化物。大约37亿—38亿年前，在生命的早期阶段无氧光合作用就存在了。
有氧光合作用出现在大约27亿—28亿年前，水是其电子供体，副产品是氧。有氧光合作用的产生是生命发展的重要转折点，由于它大气中出现了氧气，并保证了高级微生物的存在。根据科学家1970年提出的理论假设，从无氧光合作用到有氧光合作用的过渡是通过一系列阶段实现的，氮化合物可能是电子供体，但至今“氮”光合作用在实验上未证实。
如今，德国康士坦茨大学生物科学家在研究淡水和池塘沉积水的微生物过程中证实了这一点。科学家在室外无氧环境下，在添加了少量硝酸盐的介质中培育微生物，几周后在14个试验样品中的10个里出现了粉红色，这说明细菌发生了无氧光合作用。同时还发现，亚硝酸盐氧化并转化成硝酸盐。研究人员借助于一系列特殊的测量，证明亚硝酸盐氧化正是光合作用的结果，而不是其它生物或者化学过程。
研究人员还发现，池塘沉积水中的微生物“氮”光合作用最活跃，从这些微生物中产生了最大的细菌———直径2微米—3微米的球形细胞。科学家在利用基因分析确定它们的血缘关系时发现，这些微生物的近亲是桃红荚硫菌，是广泛存在于光合作用中的γ－蛋白细菌。
研究人员认为，该发现还扩展了微生物参与氮循环的概念，因为，至今还不清楚光合作用形成的有机物能够在无氧情况下实现氮化合物的氧化，未来在描述生物进化的早期阶段（无氧）中将不得不考虑这种可能性。（科技日报）
原始出处:
Science 29 June 2007:
Vol. 316. no. 5833, p. 1870
DOI: 10.1126/science.1139478
Nitrite, an Electron Donor for Anoxygenic Photosynthesis
Benjamin M. Griffin,* Joachim Schott, Bernhard Schink
We report a previously unknown process in which anoxygenic phototrophic bacteria use nitrite as an electron donor for photosynthesis. We isolated a purple sulfur bacterium 98% identical to Thiocapsa species that stoichiometrically oxidizes nitrite to nitrate in the light. Growth and nitrate production strictly depended on both light and nitrite. This is the first known microbial mechanism for the stoichiometric oxidation of nitrite to nitrate in the absence of oxygen and the only known photosynthetic oxidation in the nitrogen cycle. This work demonstrates nitrite as the highest-potential electron donor for anoxygenic photosynthesis known so far.
Department for Biology, Universität Konstanz, D-78457 Konstanz, Germany.
* Present address: Institute for Genomic Biology, University of Illinois, Urbana, IL 61801, USA. To whom correspondence should be addressed. E-mail: griff113@uiuc.edu
