中国科学院海洋研究所在诠释深海锰结壳生物矿化研究中获新突破

2025-12-31 文章来源：
近日，中国科学院海洋研究所在深海微生物参与锰结壳形成研究上取得新进展，相关成果以2篇研究论文分别刊发于国际TOP学术期刊Environmental Research和mBio。
锰结壳是一种广泛分布于深海海底的固体矿产资源，其形成过程可能与深海特殊地质环境中的物理化学条件或生物作用密切相关，然而关于其具体成因在学界尚未形成统一的观点。近年来研究发现，微生物的矿化作用在锰结壳的形成中扮演关键角色，其效率远超物理化学过程（＞105）而备受关注。
研究团队从西太平洋海底获得的锰结壳样品中，分离获得耐高浓度锰离子的深海盐单胞菌（Halomonas sp. MNB13），研究结果表明：菌株MNB13的半胱氨酸代谢参与调控锰元素的成矿过程，并证实其下游产物H2S直接决定氧化锰的生成量。
研究团队还获得来自锰结壳样品的另一菌株Georhizobium sp. MAB10，能够耦合锰氧化和无氧光合作用进行生长，同时伴生出不溶性黑色锰氧化物。深入研究发现，MAB10菌株具备无氧光合系统，吸收近红外光生成ATP。在加入二价锰离子后，还原力产量显著增加，证实锰源电子可进入MAB10菌株呼吸电子传递链。此外，研究还定位了使二价锰氧化的关键蛋白，体外验证了其锰氧化功能。

半胱氨酸代谢参与菌株MNB17的成矿类型

菌株MAB10锰氧化耦合无氧光合作用进行锰成矿

上述成果为微生物参与锰矿形成过程提供了直接实验证据，并诠释了其作用机制。中国科学院实验海洋生物学重点实验室刘建国团队的副研究员杨娜为上述论文通讯作者，中国地质大学（北京）教授徐秀丽、中国科学院实验海洋生物学重点实验室副研究员张立涛、北京工商大学教授宋福行和澳大利亚Griffith University教授Linlin Ma参与研究并作出重要贡献，中国科学院海洋研究所深海研究中心研究员张国良和“科学”号NORC2020-581航次人员在锰结壳样品获取中作出了重要贡献，相关研究获得中国科学院先导B和青岛市自然科学基金原创探索项目资助。

论文链接：

Xiuli Xu, Fuhang Song, Guoliang Zhang, Linlin Ma, Na Yang. 2024. Proteomic insights into the response of Halomonas sp. MNB13 to excess Mn(II) and the role of H2S in Mn(II) resistance. Environmental Research. 246:118157.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013935124000616?via%3Dihub

Xiuli Xu#, Litao Zhang#, Fuhang Song, Guoliang Zhang, Linlin Ma, Na Yang. 2024. Genomic insights into the alphaproteobacterium Georhizobium sp. MAB10 revealed a pathway of Mn(II) oxidation-coupled anoxygenic photoautotrophy: a novel understanding of the biotic process in deep-sea ferromanganese nodule formation. mBio. 10.1128/mbio.02675-24.

https://journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.02675-24