보라색 황세균

Purple sulfur bacteria
보라색 황세균
과학적 분류 e
도메인: 박테리아
망울: 프로테오박테리아
클래스: 감마프로테오박테리아
순서: 크로마티알목
임호프 2005[1]
가족들

보라색 유황세균(PSB)은 광합성이 가능한 프로테오박테리아 그룹의 일부로서, 총칭하여 보라색세균이라고 한다. 혐기성 또는 미생물성 미생물이며, 흔히 온천, 정체된 수역, 살인간 영역의 미생물 매트를 포함한 성층화된 물 환경에서 발견된다.[5][6] 식물이나 해조류, 시아노박테리아와 달리 보라색 황세균은 물을 환원제로 사용하지 않아 산소를 배출하지 않는다. 대신 황화 황화 또는 티오황산(H, Fe2+, NO2−)의 형태로 광합성 경로에 전자2 공여자로 사용할 수도 있다.[5] 유황은 산화되어 원소 유황의 과립을 생산한다. 이것은 차례로 산화되어 황산을 형성할 수도 있다.

자주색 유황세균은 크게 크로마티아과와 엑토티오르호도스피라과 등 2개 계열로 나뉘어 각각 내·외부 유황과립을 생산하며 내부막 구조의 차이를 보인다.[5] 그들은 프로테오박테리아의 감마분열에 포함된 크로마티알 주문의 일부를 구성한다. 할로티오바실루스속은 크로마티알레스에도 들어있지만 광합성은 아니다.

보라색 황세균의 특성

주요 광합성 색소: 박테리오클로로필 a 또는 b

광합성 색소의 위치 : 플라즈마막과 크로마토포레(플라즈마막과 연속되는 항성막 복합체)

광합성 전자 기증자: H2, HS2, S

황 퇴적: 세포 내부

대사 유형: 포토리스토오토트로피[7]

생태학

해비타트

보라색 황세균은 일반적으로 황화수소가 축적된 호수 및 기타 수생 서식지의 조명 항산화 구역과 지질학적으로 또는 생물학적으로 생성된 황화수소가 자주색 황세균의 꽃 형성을 유발할 수 있는 "황수샘"에서 발견된다. 광합성을 위해서는 무산화 상태가 필요하다; 이 박테리아는 산소가 함유된 환경에서는 번성할 수 없다.[8]

자주색 황세균의 개발에 가장 유리한 호수는 영암호(영구적으로 층을 이룬)이다.[9] 용암호는 바닥에는 더 밀도가 높고(보통 식염수) 표면에는 덜 밀도가 높기 때문에 층층이 형성된다. 보라색 황세균의 증식도 홀로믹틱 호수의 층화에 의해 뒷받침된다.[9] 이 호수들은 열성층화 되어 있다; 봄과 여름에 표면의 물을 데워서 바닥의 차가운 물보다 밀도가 낮아서 보라색 황세균이 자라기에 충분한 안정적 층화를 제공한다. 황산염 감소를 지원할 수 있을 만큼 황산염이 존재하면 퇴적물에서 생성되는 황화물은 항산화 지하수로 위로 확산되는데, 여기서 자주색 황화세균은 대개 녹색광생성세균과 연계하여 꽃이라고 불리는 밀집된 세포질량을 형성할 수 있다.

보라색 황세균은 또한 발견될 수 있으며, 이종간 미생물 매트의 두드러진 성분이다. 시푸에셋 미생물 매트와 같은 매트는 조수의 흐름과 유입되는 담수로 인해 역동적인 환경이 형성되어 있어 용암호와 유사하게 층화된 환경으로 이어진다. 보라색 황세균의 증식은 이들 상호간 풀 안에서 그 위에 위치한 미생물의 죽음과 분해로부터 유황이 공급되기 때문에 가능하다.[5] 층화와 유황원은 PSB가 매트가 발생하는 이러한 상호간 풀에서 자랄 수 있도록 한다. PSB는 수영장에서 퇴적물을 묶을 수 있는 세포외 고분자 물질의 분비를 통해 이러한 미생물 매트 환경 침전물을 안정화시키는데 도움을 줄 수 있다.[10][11]

생태적 의의

보라색 황세균은 영양분 순환에 기여하고, 신진대사를 이용하여 주변 환경을 변화시킴으로써 환경에 영향을 줄 수 있다. 그들은 이러한 유기체들이 탄소 고정을 통해 탄소 순환에 영향을 미친다는 것을 암시하는 일차 생산에서 중요한 역할을 할 수 있다.[12] 자주색 황세균은 서식지의 인 순환과 [13]철의 순환에도 기여한다.[14] 이러한 유기체의 보양을 통해 호수의 난독층에 있는 제한 영양소인 인을 재활용하여 이질성 박테리아에 공급하여 사용하게 한다.[13] 이는 자주색 황세균이 서식지의 무산화층에서 발견되지만, 위의 난독성층에 무기질 영양소를 공급함으로써 많은 이종생식물의 성장을 촉진할 수 있음을 나타낸다. 무기질 영양소와 자주색 황세균에 의해 용해된 유기물을 재활용하는 또 다른 형태는 먹이 사슬을 통해 있다; 그것들은 다른 유기체의 음식 공급원 역할을 한다.[13]

일부 보라색 황세균은 자신의 성장을 위해 환경 조건을 최적화하기 위해 진화했다. 예를 들어 바하마 남안드로스 블랙홀에서는 보라색 유황세균이 신진대사를 이용해 열 에너지를 주변으로 발산할 수 있는 새로운 특성을 채택했다.[15] 카로티노이드, 즉 빛을 얻는 중심지의 비효율성 때문에, 이 유기체들은 열에너지로 과도한 빛 에너지를 방출할 수 있다.[15] 이 적응은 그들이 그들의 환경 내에서 더 효과적으로 경쟁할 수 있게 해준다. 주변 물의 온도를 높임으로써, 그들은 그들 자신의 성장을 지원하는 생태적 틈새를 만들어 내는 동시에, 그들이 다른 비열성 유기체들보다 경쟁할 수 있게 해준다.

용암호수의 성장

메로믹틱 호수는 식염수 농도의 구배를 통해 생성된 영구적으로 층화된 호수다. 염도가 높은 바닥층은 화학선에 의해 담수 상층부와 분리되어 염도가 급격히 변화한다. 밀도 차이가 크기 때문에 상층과 하층이 섞이지 않아 화학선 아래의 양극성 환경이 발생한다.[16] 빛과 충분한 황화물이 이용 가능한 이러한 양극성 환경은 자주색 황세균에 이상적이다.[17][16]

마호니 호수에서 행해진 한 연구는 보라색 황세균이 무기질 영양소 인의 재활용에 기여한다는 것을 시사했다.[16] 보라색 황세균이 상층수층으로 올라오면서 결합 인의 원천이 생기고, 인산염 활성화가 이 인을 물속으로 방출한다. 수용성 인은 발달 과정에 사용하기 위해 이질성 박테리아에 통합된다. 이렇게 해서 보라색 황세균이 인 순환에 참여하여 영양소 손실을 최소화한다.[16]

바이오마커

보라색 유황세균은 카로티노이드라고 불리는 결합 색소를 만들며 광채취 콤플렉스에서 기능한다. 이 유기체들이 죽고 가라앉을 때, 몇몇 색소 분자들은 퇴적물에 변형된 형태로 보존된다. 생산되는 카로티노이드 분자인 오케논은 바이오마커 오케난에 대해 심오하게 변형된다. 해양 퇴적물에서 오케난이 발견된 것은 매장 당시 자주색 황세균이 존재한다는 것을 암시한다. Okenane은 1억 6천 4백만 년 전 북부 호주의 퇴적물에서 발견되었다.[18] 이 연구의 저자들은 보라색 황세균의 생물학적 표지의 존재를 근거로, Paloproterhozai 해양은 깊이에서 무산화 및 황산화물이었을 것이라고 결론지었다. 이 발견은 캔필드 오션 가설에 대한 증거를 제공한다.

생물 매개

보라색 황세균은 환경적으로 유해한 유기화합물의 감소와 그것들이 자라는 것으로 알려진 거름 폐수 라궁의 악취 배출에 기여할 수 있다. 폐수 라궁에서는 온실가스인 메탄과 자극성 독성 화합물인 황화수소 등 유해 화합물을 발견할 수 있다. PSB는 둘 다와 다른 사람들의 집중도를 낮추는 데 도움을 줄 수 있다.[19]

유해한 유기 화합물은 광합성을 통해 유기체가 탄소를 흡수하는 광분해를 통해 제거할 수 있다.[20] 라곤의 PSB가 광합성을 할 때 그들은 메탄과 [21]같은 해로운 화합물에서 나오는 탄소를 탄소원으로 활용할 수 있다. 이것은 석호에서 온실 가스인 메탄을 제거하고 라건들의 대기 오염 영향을 감소시킨다.

HS는2 유기 화합물을 제거하는 이러한 동일한 광합성 과정 동안 PSB의 황 공급원 역할을 할 수 있다. PSB에 의한 환원제로 HS를2 사용하면 석호에서 제거되고 라건에서 악취와 독성이 감소된다.[22][23][24]

참고 항목

참조

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