深海熱液口是一種非常特殊的極端生境，溫度高、重金屬含量高，但同時也孕育了豐富的生物類群，是研究深海生物極端環(huán)境適應(yīng)機(jī)制乃至生命起源的理想場所。深海熱液口在活躍狀態(tài)下不斷噴發(fā)熱量并產(chǎn)生微弱的光，被認(rèn)為可能是光合生物的起源地，也可能孕育其它特殊光能利用生物，但一直沒有得到證實。
孫超岷研究組在沙忠利研究員提供的深海熱液樣品中分離到一株細(xì)菌Idiomarina sp. OT37-5b，在前期研究中發(fā)現(xiàn)該菌能耐受并脫除較高濃度的鎘離子，在額外添加半胱氨酸的情況下，耐受及脫除能力得到大幅提升，并形成了大量硫化鎘納米顆粒。借助分子微生物、蛋白組學(xué)等手段，研究人員確定了介導(dǎo)微生物形成硫化鎘納米顆粒的酶分子，為后期高效生產(chǎn)硫化鎘光學(xué)納米材料提供了良好的功能酶。最令人驚奇的是，研究人員偶然發(fā)現(xiàn)該菌能夠借助形成的硫化鎘納米顆粒利用光能進(jìn)行能量合成，以更好地適應(yīng)深海貧瘠的生態(tài)環(huán)境。進(jìn)一步借助蛋白組學(xué)手段，研究人員發(fā)現(xiàn)該菌能夠驅(qū)動硫化鎘納米顆粒吸收光電子并進(jìn)入氧化磷酸化過程進(jìn)而產(chǎn)生能量。該研究首次發(fā)現(xiàn)熱液口微生物在適應(yīng)重金屬脅迫的同時能夠巧妙利用納米光學(xué)材料的光電子吸收特性，變不利因素為有利因素，為適應(yīng)深海極端環(huán)境進(jìn)化出了一種特別的光能利用機(jī)制，也為探索深海光能利用潛在途徑乃至是否存在特殊光合作用提供了良好的研究材料和新視角。
實驗海洋生物學(xué)重點實驗室博士研究生馬寧為文章第一作者，孫超岷研究員為通訊作者。研究得到中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項及大洋協(xié)會“深海生物資源計劃”等項目聯(lián)合資助。
論文DOI: 10.1111/1462-2920.15205；
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深海熱液細(xì)菌基于硫化鎘納米顆粒利用光能模式圖
