すべては 2005 年に米国へ旅行した際に始まりました。そこで私は有名な地球化学の会議 (ゴールドシュミット会議、モスクワ、アイダホ州) に出席しました。次の数週間、私はロッキー山脈を越え、イエローストーン公園を含む多くの国立公園を訪れました.
イエローストーン国立公園内の多くの地質学的、地熱的、火山的な好奇心、そして野生動物以外 (バイソンの信じられないほどの写真を含む) の中で、私は温泉と関連する好熱性生物に魅了されてきました。たとえば、モーニング グローリー プールの写真です。 、オールド フェイスフル ガイザーの北 (図 1)。オレンジ色と黄色のバクテリアは、鉄 (Fe) とマンガン (Mn) の酸化物の沈殿を促進するシデロフォア (またはメタロフォア) を分泌することにより、より冷たい水で繁殖しますが、より高い温度では、青色または緑色のバクテリアが見つかります。温泉の温度が下がると細菌が大量に増殖します。
シデロフォアまたはメタロフォアは、細胞内の鉄濃度が低いときに微生物によって生成される鉄のキレート分子であり、環境から発生に必要な鉄を「引き出す」ことができます。これらの低分子量の分子は、三価の鉄 Fe(III) に対して非常に強い親和性を持ち、[シデロフォア-Fe(III)] 複合体を形成して、細胞の機能に必要な鉄を内在化させることができます。
一般に、シデロフォアはカテコレート、ヒドロキサメート、ヒドロキシカルボキシレートなどの官能基によって分類されます。他の構造的、化学的、および官能基の変更も観察されています。官能基は、[シデロフォア-Fe(III)] 錯体が形成されるときに、鉄のキレート化プロセスに関与します。好酸性菌、好アルカリ性菌、好塩性菌、好熱性菌、好冷菌、ピエゾ菌、および極限環境菌は、それらが発生する環境条件に応じて、特定の鉄の必要量を持っています.
極限環境微生物によるシデロフォアの産生に関する研究のほとんどは、シデロフォアの濃度および/またはシデロフォアの合成および輸送遺伝子の存在を決定するゲノム研究に基づいています。極限環境微生物によって生成されるシデロフォアはほとんど知られていないため、極限環境での微生物の生存と金属のサイクルにおける化学構造とその役割を解明するために、多くのことが行われなければなりません.
これに関連して、ドイツのブレーメンにあるジェイコブス大学の同僚 (Michael Bau の指導の下) と、デスフェリオキサミン B 型 (DFOB) の生体化合物の存在下で、希土類元素 (REE) の収着とマンガン酸化物のモデリング実験を実現しました。 ）。この化合物は、上で簡単に説明した、一般にシデロフォアと呼ばれる金属特異的有機配位子のグループに属します。これらの低分子量有機分子は、培地の鉄欠乏に対処するために、酸化環境でバクテリアや植物によって合成されます。酸化系では、鉄は三価の形で存在するため、不溶性のオキシ水酸化物構造に即座に固定され、水溶液から除去されます。
したがって、現代の大気条件下では、生物は必須栄養素である Fe を利用できず、シデロホアは植物、微生物、菌類によって排泄され、酸化鉄の溶解を促進します。しかし、シデロフォアは Fe (III) と非常に安定した複合体を形成するだけでなく、他の多価金属イオンと著しく複合体を形成することが最近示されました。いくつかの研究は、金属のシデロフォア キレート化がバクテリア、菌類、および植物による金属の取り込みを減少させ、シデロフォアが金属の解毒に重要な役割を果たすことを示しています.
シデロフォアが存在しない場合、3 価の Ce は、Mn (水) 酸化物への収着中に Ce(IV) に表面酸化されます。このような Mn 沈殿物は、多くの場合、正の Ce 異常を示しますが、周囲の溶液は負のものを示します。ただし、DFOB の存在下で REE を除去すると、Mn (水) 酸化物で負の Ce 異常が生成され、シデロフォア含有溶液で明確で特徴的な正の Ce 異常が生成されます。さらに、重質の REE (Tb から Lu) も溶液中に残り、Mn (水) 酸化物上への REE の捕捉中に、Ce および HREE が豊富な残留溶液を生成します。このプロセスは、HREE から軽い REE (La から Gd、Ce を除く) を効率的に分離します。このような残留水相への Ce の優先的な分配は、天然の Mn (水)酸化物に関する文献に記載されていますが、そのメカニズムはまだ不明です。
私たちの実験結果は、Ce と非常に強力な水性錯体を形成するシデロフォアなどの生体有機配位子が、正の Ce 異常を持つ溶液と、負の Ce 異常を持つ Mn (水)酸化物鉱物を生成する可能性があることを示しており、古酸化還元としての Ce 異常の使用を複雑にしています。 P>
これらの調査結果は、ジャーナル Geochimica and Cosmochimica Acta に最近掲載された、溶解したシデロフォアの存在下でのセリウム酸化によるマンガン (水) 酸化物沈殿物における負のセリウム異常と題する記事に記載されています。 .この作業は、ジェイコブス大学ブレーメンの Dennis Kraemer、 Nathalie Tepe、および Michael Bau、および UniLaSalle の Olivier Pourret によって実施されました。
参照:
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