Ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Sun Chaomin vom Institut für Ozeanologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (IOCAS) konnte nachweisen, dass Erythrobacter flavus (E. flavus) 21-3 beim Durchsickern von Tiefseekälte nullwertigen Schwefel (ZVS) bildet In-situ-Anbau.
Die Studie wurde veröffentlicht in mBio am 19. Juli.
Schwefel ist ein Schlüsselelement, dessen Umwandlung und Status in der Umwelt entscheidend von mikrobiellen Aktivitäten abhängen. In ihrer früheren Studie hat das Team von Prof. Sun herausgefunden, dass ZVS ein wichtiges Schwefelzwischenprodukt in der Tiefsee-Kältequelle des Südchinesischen Meeres ist. Sie beschrieben einen neuartigen ZVS-produzierenden Weg, der durch Thiosulfatdehydrogenase (TsdA) und Thiosulfohydrolase (SoxB) bestimmt wurde, die die Umwandlung von Thiosulfat zu ZVS im Tiefsee-E. flavus 21-3 vermitteln.
Ob in-situ-Bakterien jedoch den Schwefelstoffwechsel wie bei der Kultivierung im Labor durchführen, bleibt unklar.
Um zu untersuchen, ob E. flavus 21-3 ZVS in der Tiefsee-Kältequelle über den gleichen Weg produziert, inkubierten die Forscher in situ E. flavus 21-3 Wildtyp und Mutanten, denen Schlüsselgene fehlen, die die ZVS-Bildung in der Tiefsee bestimmen Cold Seep im Südchinesischen Meer für 10 Tage. Sie fanden heraus, dass E. flavus 21-3 ZVS in der kalten Tiefsee durch denselben Thiosulfat-Oxidationsweg produzieren könnte.
Sie verglichen auch die Unterschiede zwischen E. flavus 21-3, das in der Tiefsee-Kältequelle und im Labor mit/ohne Aktivierung des Thiosulfat-Oxidationswegs kultiviert wurde. Die Ergebnisse zeigten, dass E. flavus 21-3 von diesem Thiosulfat-Oxidationsweg profitierte, um die Cold-Siep-Bedingungen anzupassen. Wichtig ist, dass etwa 25 % der aus Metagenomen zusammengesetzten Genome, die aus den flachen Sedimenten kalter Quellen stammen, sowohl TsdA als auch SoxB enthielten, die reichlich mit dem Schwefelstoffwechsel zusammenhängende Gene und einen aktiven Schwefelzyklus aufwiesen.
„Dies deutet darauf hin, dass der von TsdA und SoxB bestimmte Thiosulfat-Oxidationsweg über viele Bakterien existiert, die in der kalten Quelle leben, und dass er häufig von Mikroben verwendet wird, um am aktiven biogeochemischen Schwefelzyklus der kalten Quelle teilzunehmen“, sagte Prof. Sun.
Ruining Cai et al, Deep-Sea In Situ Insights into the Formation of Zero-Valent Sulphur Driven by a Bacterial Thiosulfate Oxidation Pathway, mBio (2022). DOI: 10.1128/mbio.00143-22