微生物学：マンガン酸化を介した細菌の化学無機独立栄養

マンガン（Mn）は、地球上に最も豊富に存在する元素の1つである。マンガンの酸化は長い間、化学無機独立栄養微生物の増殖のエネルギー源になると理論化されてきたが、いまだ実証はされていない。今回我々は、Mn(ii)酸化に依存して指数増殖する微生物の集積培養を行い、最終的に2種の微生物の共培養を得た。酸化には許容温度で生存可能な細菌を必要とし、この酸化の結果、細菌細胞と結合した酸化マンガンの小塊が生じた。我々は、この培養中でより多く存在する微生物を「Candidatus Manganitrophus noduliformans」と名付けた。この細菌は、ニトロスピラ門（別名Nitrospirota）に属するが、ニトロスピラ属（Nitrospira）やLeptospirillum属の既知の種とは遠縁である。我々はまた、少ない方の、単独ではMn(ii)を酸化しないベータプロテオバクテリア綱の細菌を単離し、これをRamlibacter lithotrophicusと名付けた。安定同位体プローブ法により、Mn(ii)酸化に依存した、¹³CO₂の細胞バイオマスへの固定が明らかになった。トランスクリプトーム解析からは、細胞外でのマンガン酸化を好気的エネルギー保存および独立栄養CO₂固定と結び付ける経路の候補が明らかになった。これらの知見は、生命を支える無機代謝の既知の多様性を増大させるとともに、他の主要な全球的元素循環と連動する可能性のある、マンガンの生物地球化学的なエネルギー循環を完結させるものである。

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