光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。除光之外，光合作用還需要電子供體???氧化物，光合作用從這里獲得電子，最終利用它從二氧化碳中合成有機物。無氧光合作用中硫的化合物是電子供體，副產(chǎn)品是硫或者硫化物。不久前發(fā)現(xiàn)了無氧光合作用的一種形式，鐵的化合物是其電子供體，副產(chǎn)品是鐵的氧化物。大約37億?38億年前，在生命的早期階段無氧光合作用就存在了。
有氧光合作用出現(xiàn)在大約27億?28億年前，水是其電子供體，副產(chǎn)品是氧。有氧光合作用的產(chǎn)生是生命發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折點，由于它大氣中出現(xiàn)了氧氣，并保證了高級微生物的存在。根據(jù)科學家1970年提出的理論假設(shè)，從無氧光合作用到有氧光合作用的過渡是通過一系列階段實現(xiàn)的，氮化合物可能是電子供體，但至今“氮”光合作用在實驗上未證實。
如今，德國康士坦茨大學生物科學家在研究淡水和池塘沉積水的微生物過程中證實了這一點�？茖W家在室外無氧環(huán)境下，在添加了少量硝酸鹽的介質(zhì)中培育微生物，幾周后在14個試驗樣品中的10個里出現(xiàn)了粉紅色，這說明細菌發(fā)生了無氧光合作用。同時還發(fā)現(xiàn)，亞硝酸鹽氧化并轉(zhuǎn)化成硝酸鹽。研究人員借助于一系列特殊的測量，證明亞硝酸鹽氧化正是光合作用的結(jié)果，而不是其它生物或者化學過程。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，池塘沉積水中的微生物“氮”光合作用最活躍，從這些微生物中產(chǎn)生了最大的細菌???直徑2微米?3微米的球形細胞�？茖W家在利用基因分析確定它們的血緣關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，這些微生物的近親是桃紅莢硫菌，是廣泛存在于光合作用中的γ-蛋白細菌。
研究人員認為，該發(fā)現(xiàn)還擴展了微生物參與氮循環(huán)的概念，因為，至今還不清楚光合作用形成的有機物能夠在無氧情況下實現(xiàn)氮化合物的氧化，未來在描述生物進化的早期階段(無氧)中將不得不考慮這種可能性。
科學家發(fā)現(xiàn)無氧光合作用新方式
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