科学家证实处理甲烷的微生物产生了化石记录

生活在海洋沉积物中的微生物群落可以消耗甲烷。在缺氧的沉积物中，这些微生物形成簇，称为聚集体，其表面可以沉积二氧化硅。目前尚不清楚这些二氧化硅沉积物是否是由甲烷消耗聚集体的活动引起的，或者它们的形成是否与生物过程无关。

发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究表明，富含二氧化硅的纳米颗粒会在培养物中的细胞聚集体上形成，即使水的化学成分本应阻止这种情况发生。这表明微生物活动参与了它们的形成。

称为厌氧甲烷氧化古菌的微生物与硫酸盐还原菌形成群落。这些社区无需氧气即可消耗甲烷。

与这些微生物相关的过程会产生二氧化硅沉积物，似乎会埋葬群落。二氧化硅沉积有助于保存地质记录中的聚集体。这一发现将微生物处理甲烷的方式与二氧化硅的转化联系起来。它将帮助科学家识别岩石记录中这种古老微生物活动的化石证据。

矿物质可以在岩石记录中保存微生物生物特征，作为甲烷氧化等古代微生物过程的诊断指标。在现代富含甲烷的环境中，厌氧甲烷氧化古菌(ANME)和硫酸盐还原菌(SRB)之间的伙伴关系通过其代谢活动将碳、硫、铁和氮的微生物循环联系起来。然而，它们对二氧化硅循环的潜在影响在很大程度上被忽视了。

研究人员使用 ANME-SRB 联合体的富集培养物在受控实验室条件下研究这种现象，并观察到该联合体富含外聚合物的基质内富含二氧化硅的球体 (~200 nm) 的形成。

这些富含二氧化硅的颗粒在人造海水介质中形成，该介质相对于结晶和无定形二氧化硅来说是不饱和的，这表明生物对其形成有影响。矿物稳定性模型表明，这种形式可能是与有机基质相关的高岭石粘土的无定形形式。

研究人员利用相关荧光原位杂交、能量色散 X 射线光谱扫描电子显微镜和纳米级 二次离子质谱技术，将这项研究扩展到了这一领域，测试了与未培养的厌氧甲烷氧化菌群相关的富硅矿物的出现情况。存在于自生碳酸盐和沉积物中。

这些分析揭示了聚体上富含二氧化硅的相，就像在富集培养物中观察到的那样。微生物引起的降水不仅有助于富含甲烷的环境中的二氧化硅转化，而且还可能增强 ANME-SRB 群落作为微化石的保存。

这些群落与二氧化硅之间的密切联系为化石甲烷氧化群落提供了潜在的矿物学特征，有助于在古代甲烷循环生态系统中识别它们。