데일리 미생물학 Daily Microbiology 7

Microbial carbon, sulfur, iron, and nitrogen cycling linked to the potential remediation of a meromictic acidic pit lake, The ISME Journal, 2022

중요성

Cueva de la Mora는 영구적으로 층화(stratified)된 산성 구덩이 호수로 acid mine drainage(AMD, 금속 광산이나 탄광에서 중금속이 풍부한 산성수가 유출 되는 것) 연구의 모델 시스템이다. 또한 CM은 황산염과 금속 함량이 높은 것으로 알려져 있다. CM 의 미생물에 대해 연구가 이뤄졌으나, 심층의 미생물과 in istu에서 미생물의 활동에 대해선 잘 알려져있지 않다.

목적

CM의 상층, 화학약층, 심층에서 우세한 미생물 개체군과 이들이 탄소, 황, 철 및 질소 순환에 기여하는 정도를 알아보고자함

 

방법

1. DNA로부터 세균과 고균의 16S rRNA 지역과 진핵생물의 18S rRNA 지역에 대해 amplicon sequencing (150 bp x 2, HiSeq 4000) 
2. RNA로부터 metatranscriptomics (150 bp x 2, HiSeq 4000)
3. 잠재적인 대사 과정으로부터 발생한 Gibbs 자유 에너지를 열역학적으로 계산

결과

1. 녹조류인 Coccomyxa onubensis가 상층과 화학약층에서 우세함
2. 철 산화 활성은 화학약층에서 Ca. Acidulodesulfobacterium, Ferrovum, Leptospirillium 및 Armatimonadetes 에 의해 나타남
3. 철 환원 활성은 심층에서 Proteobacteria에 의해서만 나타남
4. 질소 고정 및 NO3- 환원 활성은 주로 화학약층에서 나타남
5. 황 산화 활성은 심층에서 우세한 Thermoplasmatales(종속 영양성 고균)에 의해 나타남
6. 황 환원 활성은 화학약층의 Desulfomonile 및 Ca. Acidulodesulfobacterium에 의해 나타남
7. 황 산화 및 환원 활성은 심층에서 Actinobacteria, Chloroflexi 및 Nitrospirae에 의해 나타남

결론

CM에 금속 황화물이 (황산염 + 금속) 많은 이유는 심층에 도달하는 탄소의 양과 질 뿐만 아니라 CM으로 흘러들어오는 지하수에 녹아있는 산소가 황 산화를 유발하기 때문이다. 따라서 glycerol과 같은 유기 탄소 또는 황 원소의 첨가는 황산염의 환원이나 금속 황화물의 재산화를 제한할 것이다. 먼소리여...

 

참고문헌

Ayala-Muñoz, D., Macalady, J.L., Sánchez-España, J., Falagán, C., Couradeau, E., and Burgos, W.D. (2022). Microbial carbon, sulfur, iron, and nitrogen cycling linked to the potential remediation of a meromictic acidic pit lake. The ISME Journal 16, 2666-2679. 10.1038/s41396-022-01320-w.