中科院科学家在麦哲伦海山搜寻神奇的趋磁细菌

新华社科学4月14日电(记者张)地球磁场不仅保护地球上的生物免受太阳风和有害宇宙射线的侵害，还直接影响一些生物的行为和生理活动。能够沿着地磁场磁力线运动的趋磁细菌是受磁场影响的微生物家族的代表。

中国科学院海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室副研究员潘宏淼在目前正在进行西太平洋麦哲伦海山科技基础资源专项综合调查的“科学”号上，主要从事趋磁细菌研究。发现号深海机器人在科学号上从海山收集的沉积物主要是有孔虫沙。潘宏淼在显微镜下仔细观察，期望找到趋磁细菌的身影。

“趋磁细菌在地球上很普遍。目前，已在700多个生态环境中发现它们，如淡水湖、河流、海洋潮间带、泻湖、盐湖等。它们的多样性和其他特征也已经得到了彻底的研究，”潘宏淼说。“然而，深海环境中趋磁细菌的群落结构和多样性特征仍缺乏系统和有针对性的研究。特别是在海山的特殊环境下，目前还没有系统的报道。”

海山是深海海底独特而常见的地形之一，生物量高，物种丰富。自2015年以来，中国科学院海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室团队在西太平洋马里亚纳海隆和卡罗琳海隆的科学调查中发现了趋磁细菌，其中马里亚纳海隆发现了14个新属和16个新种。

鞭毛是细菌的运动器官。在马里亚纳海山，科学研究小组发现了一种特殊的趋磁细菌，鞭毛以前所未有的方式排列，这可能是趋磁细菌适应海山特殊环境的一个特征。相关研究论文于2017年底发表在国际权威学术期刊《科学报告》上。

为什么趋磁细菌会变成趋磁细菌？

原来趋磁细菌可以吸收生活环境中的铁，形成不同形状的磁小体，如棱柱、立方八面体、子弹头等呈链状排列。这相当于在细菌中形成了一个生物“指南针”，使细菌能够有效地感知外部磁场，并利用地球磁场的磁力线快速定位最佳位置。

科学研究发现趋磁细菌不喜欢生活环境中有太多的氧气。为了找到最合适的氧浓度环境，南半球的趋磁细菌倾向于沿着磁力线向南移动，北半球的趋磁细菌倾向于向北移动，两个方向的趋磁细菌都存在于赤道附近。

利用这种快速定位特性，趋磁细菌可以在药物开发中发挥重要作用。细菌中纯化的磁小体毒性低，生物相容性好，可作为多种药物和高分子化合物的载体，可用于肿瘤的靶向治疗。

趋磁细菌在地球上分布广泛，数量众多。它们参与铁、硫、碳、氮、磷等元素的循环，在海洋生物地球化学循环中发挥重要作用。在一般细菌中，铁仅占干细胞重量的0.025%，而趋磁细菌可占3.8%，是一般细菌的100多倍。

趋磁细菌死亡后，一些磁小体可以形成化石。磁小体化石携带的古地磁和古环境信息是研究生物磁学和生物矿化的理想“模式生物”，可为科学家重建地球古气候环境提供重要依据。

潘红苗说，如果在麦哲伦海山沉积物中发现趋磁细菌，将结合光学和电子显微镜、系统发育和宏基因组学等方法，研究不同海山沉积物中趋磁细菌的分布、种群结构和多样性。，并分析它们与环境因素的相关性，探索海山趋磁细菌的特殊种类和进化起源。