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中国学者PNAS文章:生物感磁研究新进展

在国家自然科学基金项目(项目编号:41330104,41621004,41374074)等资助下,中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室、中-法生物矿化与纳米结构联合实验室生物地磁学研究团队林巍副研究员、潘永信研究员等与合作者在微生物矿化和生物感磁的起源研究中取得重要进展。研究成果以“Origin of microbial biomineralization and magnetotaxis during the Archean”(微生物矿化和趋磁性起源于太古代)为题于2017年2月13日在线发表于美国Proceedings of the National Academy of Sciences(PNAS)。 趋磁细菌通过基因控制矿化作用在细胞内合成纳米级的铁磁性颗粒,它们多呈链状排列,使细菌能够在地磁场中定向运动(趋磁性运动)。趋磁细菌作为生物矿化和生物感磁机理的模式类群,对其起源和演化的研究有助于揭示早......阅读全文

利用地磁场上下穿梭驱动有氧-无氧界面物质和能量循环

  研究发现趋磁细菌可能是一类重要的微生物功能群,它们利用地磁场的定向作用,在有氧-无氧界面(OAI)中上下穿梭,将OAI上部有氧或微氧与其下部的厌氧环境联动起来,进而驱动碳、氮、硫和铁等在地球水生环境的无氧与有氧环境中的元素循环。  有氧-无氧界面(OAI)是地球有氧与无氧环境之间的过渡带。在地球

地质地球所等揭示趋磁细菌复杂磁性机制

  趋磁细菌(magnetotactic bacteria)是生物控制矿化研究的典范和古地磁学研究的新生长点,它们能够在细胞内合成有生物膜包被的、纳米尺寸、单磁畴磁铁矿晶体颗粒,也称为磁小体(magnetosome)。磁小体在细胞内多成链排列,作为趋磁细菌的“磁场感应器”,促使其沿磁场方向定向游弋,

地质地球所研究发现古老趋磁细菌新类群

  北京密云水库中新发现的两类硝化螺旋菌门趋磁细菌的荧光原位杂交(A至I)与透射电子显微镜照片(J和K)   趋磁细菌是一类能够在细胞内合成纳米磁体矿或胶黄铁矿磁小体的原核微生物,目前已发现的趋磁细菌在系统发育上均属于变形菌门 (Proteobacteria)与硝化螺旋菌门(Nitro

地质地球所提出生物感磁起源新认识

  地磁场包裹近地空间,保护地球的大气圈、水圈和生物圈,维系地球宜居环境。地磁场的出现至少始于太古代,甚至在冥古宙就可能起源。在漫长的演化中,许多生物拥有了感应地磁场以及利用地磁场进行定向和导航的能力。越来越多的研究发现,生物感磁行为在现代生物圈中广泛存在,相关研究已成为地学、生物学、物理学、化学等

地质地球所趋磁细菌生物控制矿化机理研究取得新进展

  铁元素是地壳中含量第四的元素,它不仅是生物所必须的微量元素之一,而且还可以影响海洋和陆地系统的地球化学性质,对于维护地球生态系统的稳定具有重要贡献。近年来,越来越多的研究表明微生物是调控全球铁元素地球化学循环的重要驱动力之一。其中,在体内矿化合成铁磁性矿物磁小体的趋磁细菌是一类重要的铁细菌功能群

第二届趋磁细菌与生物矿化国际研讨会在京召开

  9月1日至4日,第二届趋磁细菌与生物矿化国际研讨会(The 2nd International Symposium on Magnetotactic Bacteria and Biomineralization)在北京中国科学院地质与地球物理研究所召开。  与生命科学的交叉已经成

地质地球所成功分离培养趋磁螺菌XM-1

  趋磁细菌是细胞内基因控制合成生物膜包被、纳米尺寸、单磁畴磁铁矿(或胶黄铁矿)颗粒的微生物。细胞内产生的磁性纳米颗粒称为磁小体,它们在细胞内一般呈链状排列,使细菌可以感受地磁场而沿地磁场磁力线游弋。因此,趋磁细菌被认为是生物地磁学和生物矿化作用研究的模式微生物。例如,在沉积物中保存的化石磁小体对于

地质地球所发现合成胶黄铁矿磁小体的趋磁细菌

  趋磁细菌是一类能够沿着地磁场磁力线方向运动的微生物,在细胞基因严格调控下矿化合成纳米级(几十到上百纳米)、尺寸均一、化学纯度高、链状排列的磁铁矿(Fe3O4)或胶黄铁矿(Fe3S4)磁小体,是生物地磁学与生物矿化研究的模式微生物。趋磁细菌广泛分布在湖泊、海洋和泻湖等环境中,磁小体不仅是沉积物中磁

磁小体的生物合成及用于肿瘤靶向治疗的研究进展

    趋磁细菌(Magnetotactic bacteria,MTB)是一大类能沿着地磁场方向进行趋磁运动的细菌的总称,不具有系统分类学上的意义。 这类细菌的特殊性在于能产生一种原核生物细胞器-磁小体(magnetosome)(具有 Fe3O4 纳米磁核)。 这类生物来源的磁纳

生长温度与趋磁细菌数量和种群关系研究进展

  古温度是古环境重建的重要参数。已有研究表明,全球变暖对高等动植物的多样性具有显著影响,但是,温度变化对微生物有何影响目前尚不十分清楚。微生物分布广、数量大、多样性高,在全球元素循环和生态系统功能维持等方面发挥十分重要的作用,能否用微生物变化反映环境温度是一个非常值得研究的科学问题。   趋磁细

我国科研人员提出微生物趋磁性古老单起源新模型

  中科院地质地球所地球与行星物理重点实验室生物地磁学研究团队研究员林巍、潘永信等,联合澳大利亚国立大学和美国内华达大学拉斯维加斯分校的合作者,开展了迄今规模最大、跨越南北半球的趋磁细菌多样性和宏基因组研究。相关研究成果近日发表在《国际微生物生态学会会刊》。该研究受国家自然科学基金创新研究群体、中科

海洋所等研究发现一种新的海洋多细胞趋磁原核生物

  日前,中科院海洋研究所肖天研究员课题组与法国科学院吴龙飞教授课题组合作开展了海洋趋磁微生物多样性及系统进化研究。研究人员在我国黄海潮间带沉积物中发现一种新的多细胞趋磁原核生物——菠萝型多细胞趋磁原核生物(pineapple-like MMPs)。  科研人员通过对该多细

微生物矿化和感磁运动起源于太古代

  近日,中科院地质地球所研究人员与国内外科学家合作,利用谱系年代学分析方法,揭示趋磁细菌起源于距今30亿年前的中太古代,早于地球大氧化事件,是地球上最早出现的既能感应磁场又能进行矿化的生物类群。相关成果于2月28日发表于《美国国家科学院院刊》。  地球在太古代是否具有地核发电机一直是地球内部结构和

趋磁细菌磁小体链磁各向异性及岩石磁学等指示意义被揭示

  趋磁细菌是迄今确证唯一能执行生物控制矿化和利用地磁场的原核微生物,它们能沿地磁场定向游弋,在细胞内合成链状排列、单磁畴(SD)磁铁矿(Fe3O4)或胶黄铁矿(Fe3S4)晶体颗粒(磁小体)。研究现代趋磁细菌对认识生物矿化和生物地磁响应的演化历史和发生机制具有重要科学意义;识别古老沉积物或岩石中趋

趋磁细菌合成磁小体机制揭开 独特蛋白折叠磁铬

  一支由法国原子能及可替代能源署(CEA)领导、法国国家科研中心(CNRS)参与研究的国际团队通力合作,揭示了趋磁细菌体内一种名为MamP的蛋白质主导合成磁小体的机制及其结构特征。该研究使得人们对“生物矿化”有了进一步的理解,同时也为生物纳米磁体在医学和污水处理等方面的广泛应用提供了新机遇。相关研

记朱日祥院士团队:用地磁场破解迷阵

  从百度搜索“朱日祥”三个字,人们即能了解到,他从事古地磁学研究。古地磁研究与人们现实生活的距离可谓相当遥远。其关注点在地下数千公里处,其时间在几百年到几十亿年间。它解释的内容与大陆漂移学说相关,阐述着地球的变迁。这样的话语若要与人们的生活发生关联,难以想象。然而,10多年前,朱日祥就开始琢磨:把

利用磁场进行污水处理

污水处理行业发展迅速,各种污水处理技术百花争艳,尤其在农村污水处理领域,越来越多的新技术与组合工艺投入到项目当中。近年来,一种将磁强化技术与污水处理技术联用的新型水污染复合控制技术兴起,技术利用磁场对水中污染物的高能破坏作用和对微生物的正向刺激作用达到净化水质的效果。磁场强化污水处理技术具有应用范围

揭示细菌成因纳米磁铁矿颗粒能记录地磁场信号

  沉积剩磁是获取古地磁场信息的主要来源,连续沉积序列的沉积剩磁记录可反映地磁场随时间变化,如极性倒转过程、地磁漂移事件和相对古强度变化等信息,也是建立高分辨率地磁极性柱(可用于沉积盆地定年和地层对比等)的基础。沉积物中磁性矿物本身及其变化也携带了较为丰富的古环境和古气候信息。因此,湖泊、海洋和风成

利用磁场进行污水处理

目前,污水处理行业发展迅速,各种污水处理技术百花争艳,尤其在农村污水处理领域,越来越多的新技术与组合工艺投入到项目当中。近年来,一种将磁强化技术与污水处理技术联用的新型水污染复合控制技术兴起,技术利用磁场对水中污染物的高能破坏作用和对微生物的正向刺激作用达到净化水质的效果。磁场强化污水处理技术具有应

2013年世界科技发展回顾 生物医学领域收获颇丰

美国  遗传学研究深入揭示、利用基因机制;细胞研究让多种细胞互换“身份”;再生医学造出多种器官组织。  田学科 (本报驻美国记者)在遗传学研究领域,杜克大学模仿人体细胞内复杂的基因调控过程,模拟出多种蛋白质如何通过复杂相互作用调控一个基因。  斯坦福大学设计出一种由DNA和RNA制成的生物晶体管——

纳米网络有望填补微创医疗技术空白

  近日有消息表明,人类对抗癌症的手段将迎来全新的发展阶段,科学家正在致力于将纳米材料和通信与传感技术应用到癌症的微创治疗技术当中。植入人体的纳米传感器能够对癌细胞进行识别和定位,进而将诊断信息通过纳米网络及时发送给医护人员,实现对疾病的早期诊断和预防;通过纳米网络也能控制植入人体内的智能药物容器,

10月31日《自然》杂志精选

  低温电子断层扫描方法的成功应用   Wah Chiu及同事报告了利用ZPC低温电子断层扫描方法研究细胞过程而无须进行标记或切片的首次应用。他们用这一方法观察了“噬蓝藻体”Syn5在其宿主细胞内的成熟过程,识别出了亚细胞腔室和不同的Syn5组合中间体。   造血干细胞的细胞龛得到定性  

地质地球所动物地磁导航研究发现蝙蝠头部含有磁铁矿颗粒

  动物地磁导航一直是生物地磁学交叉研究的热点问题。动物地磁导航机理的研究不仅能够揭示现代地球磁场是如何影响动物的,而且有助于研究古地磁场与古生物进化之间的联系;同时为将来仿生研制可用于人类社会和军事活动的精确定位和导航仪器提供重要的理论基础。当前,生物地磁学研究的主要科学问题包括,

单细胞生物的大智慧

  地球上绝大多数物种是单细胞生物。它们大多隐居在这个星球不为人知的角落里,籍籍无名。但生命是如此的奇妙,总会有一些看似简单的生物,向我们展示着它们无与伦比的能力,一种生命的力量。有的微生物十分强壮;有的微生物能够一睡万年;有的微生物则可在极端环境中茁壮成长,尽管其他大多数生命在这种环境下会刹那间凋

详解哈佛如何用DNA遗传物质储存信息

  哈佛大学研究人员将一本大约有 5.34 万个单词的书籍编码进不到亿万分之一克的 DNA 微芯片,然后成功利用 DNA 测序来阅读这本书。   这是迄今为止人类使用 DNA 遗传物质储存数据量最大的一次实验。   “今后,拇指大小的设备就能存下整个互联网的信息。”该项目的首席研究员、哈佛大学遗