摘要
微生物化石记录为地球以及行星上生命的起源和演变提供直接的证据。然而,至今仍未在自然界地质体中发现病毒的化石。在自然界中,病毒能否被矿化和保存,以及病毒的矿化究竟是怎样发生的?仍然是一个充满悬念的问题。陆地热泉是地球上典型的极端环境之一,在现代和古老热泉中大量的微生物能够通过硅化作用埋藏保存于沉积物中,同时也为寻找矿化的病毒记录提供了极佳的环境。 云南腾冲热海拥有我国最大的火山热泉群,广泛发育的酸性、中性和碱性热泉显示出了极大的地球化学和矿物学多样性,也孕育了丰富的极端环境嗜热微生物,为典型的高温生态环境之一。本论文以寻找和模拟自然界矿化的病毒为主要目的,利用电子显微技术和微生物/病毒培养等方法,对腾冲热海鼓鸣泉一处白色生物膜样品进行了系统的分析。通过高分辨电子显微分析,旨在全面表征生物膜微观结构和成分分布;通过微生物/病毒的富集培养以及模拟实验还原生物膜中纳米级硅球的矿化现象,为探讨极端环境病毒-宿主-矿物之间相互关系提供了重要的研究基础。 生物膜样品暴露在鼓鸣泉高温,碱性,富硅的水体中。微观结构分析发现微生物细胞内和胞外聚合物中分布着大量硅化的病毒类似物。通过富集培养,富集产物中居于优势地位的球状病毒在形态上同生物膜中硅化的病毒类似物有着很好地对应,病毒-宿主-硅的模拟实验同样发现硅化的病毒在宿主细胞内保存起来。本论文研究结果表明热泉环境中嗜热菌病毒能够通过硅化作用保存于矿化的生物膜中。 本论文首次在极端高温环境中发现矿化的病毒记录。相关结果拓展了对极端环境病毒-宿主-矿物相互关系的认识,为后续寻找和鉴定地质记录中矿化的病毒粒子提供了初步的指导原则。
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