凯泽斯劳滕技术大学 阿奇姆·赫尔曼正在研究早期蓝细菌的传播
信用:科泽尔/TUK “大氧化事件”(GOE)，即地球大气层不断富含氧气的过程，氧气是光合作用的废物，始于2
430亿年前
根据科学，源头是光合蓝藻
但为什么这一至关重要的转变发生得如此之晚？正如岩石样本显示的那样，蓝藻生命存在于专家组之前至少3亿年
阿齐姆·赫尔曼在他的博士论文中研究早期蓝细菌的传播，他正在寻找答案
他目前的研究论文已经发表在《自然通讯》杂志上
“有许多科学理论交织在一起，解释了为什么政府专家组所需的蓝细菌增殖被推迟，”赫尔曼解释说，他正在与米歇尔·盖林格一起攻读地球微生物学博士学位
“例如，它们可能起源于淡水，当时和现在一样，淡水只覆盖了地球表面的一小部分
直到他们适应了更咸的水，最终居住在开阔的海洋中，他们才能够形成足够的生物量来引起地球大气的全球性变化
“另一种理论是，富含铁的海水最初可能对光合作用细菌有毒
在地球当时无氧的“太古代”时代，铁在海洋环境中主要以高可溶性还原铁离子的形式积累
赫尔曼在他的研究中以铁毒素假说为基础
“我们想检查铁(ⅱ)是否不仅能抑制现代蓝细菌，还能抑制更原始的海洋细菌，特别是假单胞菌
聚球藻7367和聚球藻属
他们的生长和光合活动，”生物学家说
实验设置的重要性很快变得显而易见
在已经建立的系统中，细菌在没有氧气的封闭玻璃瓶中培养，它们几乎没有生长。“两种菌株的生物活性都很低，在聚球藻中几乎完全被抑制，”赫尔曼说
解决方案是:“TUK金属车间定制的厌氧工作站，其室内的空气成分可以完全自动调节，”他说
“使用这种装置，我们在带有透气盖的大型实验室瓶中培养蓝细菌，以进行气体交换
他们产生的氧气被定期从系统中移除，二氧化碳被保持在提议的太古代大气水平
因此，我们能够认识到在太古宙岩石样本中隐含的浅海氧绿洲
" 不出所料，蓝藻在更真实的环境中“感觉更舒服”
但是当注射浓度增加的铁时会发生什么呢？假单胞菌菌株的细菌持续生长良好，但比控制系统中的生长更慢
相比之下，当铁增加时，聚球藻显然降低了其细胞分裂速率
产生的氧气主要氧化溶解的铁离子，而不是逃逸到大气中
并且两种菌株的产氧速率在无氧调节的实验环境中比在含氧气氛的控制装置中达到显著更高的值，就像今天我们周围的环境一样
这表明，与地球过去的缺氧大气相比，现代大气中的氧气水平损害了光合作用
此外，绿锈的形成，铁(ⅱ)和氧化铁(ⅲ)的混合物，只在赫尔曼开发的培养系统中显示
绿锈的形成伴随着生物活性的强烈下降，这可能是由细菌细胞上的铁氧化物造成的
在太古宙期间，这种绿锈的形成可能决定性地促成了带状铁矿的形成，这是今天最重要的铁矿石来源
最后，赫尔曼再次改变了实验方案，模拟了潮汐区的铁条件
当氧气浓度由于没有光合作用而下降到零时，在晚上加入铁
结果是:两种菌株的生长都显著减缓，但从未完全停止
这表明太古宙的氧绿洲也可以容忍富含铁的水在夜间涌入
在这里，绿锈的形成也发生了，但可能会进一步迅速氧化，因此不会使生长停止
总而言之，赫尔曼的研究填补了地球历史之谜的更多空白
他能够为这两种蓝细菌菌株说明铁循环是如何在太古宙氧绿洲中进行的，并且由于较高的氧生产率，较小的定居区域可能足以开始GOE
他还发展了一个概念来种植蓝藻，更好地代表了太古代的生活条件
“我希望通过我的研究论文，我能帮助我们更好地理解我们的富氧大气最初是如何进化的，”赫尔曼说
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