Name: Symulacja laboratoryjna bogatego w żelazo(II) prekambryjskiego systemu upwellingu morskiego w celu zbadania wzrostu bakterii fotosyntetycznych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-24T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 45 s
Description: Poznaj symulację prekambryjskiego systemu upwellingu bogatego w żelazo(II) do badania profili geochemicznych tlenu i żelaza przy udziale sinic. Ta metoda pozwala rekonstruować warunki wczesnej Ziemi.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Mark Nordhoff pomagał w projektowaniu i realizacji połączeń rurowych. Ellen Struve pomogła w doborze i pozyskaniu używanego sprzętu.

<ol><li>Lyons, T. W., Reinhard, C. T., Planavsky, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+rise+of+oxygen+in+Earth%27s+early+ocean+and+atmosphere%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere.</a> Nature. 506 (7488), 307-315 (2014).</li>
<li>Raymond, J., Blankenship, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+origin+of+the+oxygen-evolving+complex%5BTitle%5D)+AND+%22Coord.+Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">The origin of the oxygen-evolving complex.</a> Coord. Chem. Rev. 252 (3-4), 377-383 (2008).</li>
<li>Kendall, B., Reinhard, C. T., Lyons, T., Kaufman, A. J., Poulton, S. W., Anbar, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pervasive+oxygenation+along+late+Archaean+ocean+margins%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Geosci%22%5BJournal%5D)">Pervasive oxygenation along late Archaean ocean margins.</a> Nature Geosci. 3 (9), 647-652 (2010).</li>
<li>Olson, S. L., Kump, L. R., Kasting, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantifying+the+areal+extent+and+dissolved+oxygen+concentrations+of+Archean+oxygen+oases%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Geol%22%5BJournal%5D)">Quantifying the areal extent and dissolved oxygen concentrations of Archean oxygen oases.</a> Chem. Geol. 362 (1), 35-43 (2013).</li>
<li>Satkoski, A. M., Beukes, N. J., Li, W., Beard, B. L., Johnson, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+redox-stratified+ocean+3.2+billion+years+ago%5BTitle%5D)+AND+%22Earth+Planet.+Sci.+Lett%22%5BJournal%5D)">A redox-stratified ocean 3.2 billion years ago.</a> Earth Planet. Sci. Lett. 430 (1), 43-53 (2015).</li>
<li>Holland, H. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oceans+-+Possible+Source+of+Iron+in+Iron-Formations%5BTitle%5D)+AND+%22Econ.+Geol%22%5BJournal%5D)">Oceans - Possible Source of Iron in Iron-Formations.</a> Econ. Geol. 68 (7), 1169-1172 (1973).</li>
<li>Holland, H. D., Lazar, B., Mccaffrey, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolution+of+the+Atmosphere+and+Oceans%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Evolution of the Atmosphere and Oceans.</a> Nature. 320 (6057), 27-33 (1986).</li>
<li>Klein, C., Beukes, N. J. Time distribution, stratigraphy, and sedimentologic setting, and geochemistry of Precambrian iron-formations. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKlein%2C+C+%22The+Proterozoic+Biosphere%22">The Proterozoic Biosphere</a>. Schopf, J. W., Klein, C. , Cambridge University Press. 139-146 (1992).</li>
<li>Poulton, S. W., Canfield, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ferruginous+Conditions%3A+A+Dominant+Feature+of+the+Ocean+through+Earth%27s+History%5BTitle%5D)+AND+%22Elements%22%5BJournal%5D)">Ferruginous Conditions: A Dominant Feature of the Ocean through Earth's History.</a> Elements. 7 (2), 107-112 (2011).</li>
<li>Busigny, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Iron+isotopes+in+an+Archean+ocean+analogue%5BTitle%5D)+AND+%22Geochim.+Cosmochim.+Acta%22%5BJournal%5D)">Iron isotopes in an Archean ocean analogue.</a> Geochim. Cosmochim. Acta. 133, 443-462 (2014).</li>
<li>Crowe, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoferrotrophs+thrive+in+an+Archean+Ocean+analogue%5BTitle%5D)+AND+%22PNAS%22%5BJournal%5D)">Photoferrotrophs thrive in an Archean Ocean analogue.</a> PNAS. 105 (41), 15938-15943 (2008).</li>
<li>Jones, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biogeochemistry+of+manganese+in+ferruginous+Lake+Matano%2C+Indonesia%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeosciences%22%5BJournal%5D)">Biogeochemistry of manganese in ferruginous Lake Matano, Indonesia.</a> Biogeosciences. 8 (10), 2977-2991 (2011).</li>
<li>Lliros, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pelagic+photoferrotrophy+and+iron+cycling+in+a+modern+ferruginous+basin%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Pelagic photoferrotrophy and iron cycling in a modern ferruginous basin.</a> Sci. Rep. 5 (13803), (2015).</li>
<li>Koeksoy, E., Halama, M., Konhauser, K. O., Kappler, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+modern+ferruginous+habitats+to+interpret+Precambrian+banded+iron+formation+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Astrobiol%22%5BJournal%5D)">Using modern ferruginous habitats to interpret Precambrian banded iron formation deposition.</a> Int. J. Astrobiol. , 1-13 (2015).</li>
<li>Canfield, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+model+for+Proterozoic+ocean+chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A new model for Proterozoic ocean chemistry.</a> Nature. 396 (6710), 450-453 (1998).</li>
<li>Wu, W. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+the+physiology+and+cell-mineral+interactions+of+the+marine+anoxygenic+phototrophic+Fe%28II%29+oxidizer+Rhodovulum+iodosum+-+implications+for+Precambrian+Fe%28II%29+oxidation%5BTitle%5D)+AND+%22FEMS+Microbiol.+Ecol%22%5BJournal%5D)">Characterization of the physiology and cell-mineral interactions of the marine anoxygenic phototrophic Fe(II) oxidizer Rhodovulum iodosum - implications for Precambrian Fe(II) oxidation.</a> FEMS Microbiol. Ecol. 88 (3), 503-515 (2014).</li>
<li>Hungate, R. E., Macy, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Roll-Tube+Method+for+Cultivation+of+Strict+Anaerobes%5BTitle%5D)+AND+%22Bull.+Ecol.+Res.+Comm%22%5BJournal%5D)">The Roll-Tube Method for Cultivation of Strict Anaerobes.</a> Bull. Ecol. Res. Comm. 17 (1), 123-126 (1973).</li>
<li>Van Baalen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+on+marine+blue-green+algae%5BTitle%5D)+AND+%22Bot.+mar%22%5BJournal%5D)">Studies on marine blue-green algae.</a> Bot. mar. 4 (1-2), 129-139 (1962).</li>
<li>Sakamoto, T., Bryant, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+at+low+temperature+causes+nitrogen+limitation+in+the+cyanobacterium+Synechococcus+sp.+PCC+7002%5BTitle%5D)+AND+%22Arch.+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Growth at low temperature causes nitrogen limitation in the cyanobacterium Synechococcus sp. PCC 7002.</a> Arch. Microbiol. 169 (1), 10-19 (1998).</li>
<li>Swanner, E. D., Mloszewska, A. M., Cirpka, O. A., Schoenberg, R., Konhauser, K. O., Kappler, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulation+of+oxygen+production+in+Archaean+oceans+by+episodes+of+Fe%28II%29+toxicity%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Geosci%22%5BJournal%5D)">Modulation of oxygen production in Archaean oceans by episodes of Fe(II) toxicity.</a> Nature Geosci. 8 (2), 126-130 (2015).</li>
<li>Stookey, L. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ferrozine+-+a+New+Spectrophotometric+Reagent+for+Iron%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Ferrozine - a New Spectrophotometric Reagent for Iron.</a> Anal. Chem. 42 (7), 779-784 (1970).</li>
<li>Fitch, M. W., Koros, W. J., Nolen, R. L., Carnes, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Permeation+of+Several+Gases+through+Elastomers%2C+with+Emphasis+on+the+Deuterium+Hydrogen+Pair%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Polym.+Sci%22%5BJournal%5D)">Permeation of Several Gases through Elastomers, with Emphasis on the Deuterium Hydrogen Pair.</a> J. Appl. Polym. Sci. 47 (6), 1033-1046 (1993).</li>
<li>Smith, A. J. B., Beukes, N. J., Gutzmer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Composition+and+Depositional+Environments+of+Mesoarchean+Iron+Formations+of+the+West+Rand+Group+of+the+Witwatersrand+Supergroup%2C+South+Africa%5BTitle%5D)+AND+%22Econ.+Geol%22%5BJournal%5D)">The Composition and Depositional Environments of Mesoarchean Iron Formations of the West Rand Group of the Witwatersrand Supergroup, South Africa.</a> Econ. Geol. 108 (1), 111-134 (2013).</li>
<li>Johnson, C. M., Beard, B. L., Klein, C., Beukes, N. J., Roden, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Iron+isotopes+constrain+biologic+and+abiologic+processes+in+banded+iron+formation+genesis%5BTitle%5D)+AND+%22Geochim.+Cosmochim.+Acta%22%5BJournal%5D)">Iron isotopes constrain biologic and abiologic processes in banded iron formation genesis.</a> Geochim. Cosmochim. Acta. 72 (1), 151-169 (2008).</li>
<li>Krepski, S. T., Emerson, D., Hredzak-Showalter, P. L., Luther, G. W., Chan, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphology+of+biogenic+iron+oxides+records+microbial+physiology+and+environmental+conditions%3A+toward+interpreting+iron+microfossils%5BTitle%5D)+AND+%22Geobiology%22%5BJournal%5D)">Morphology of biogenic iron oxides records microbial physiology and environmental conditions: toward interpreting iron microfossils.</a> Geobiology. 11 (5), 457-471 (2013).</li>
<li>Posth, N. R., Konhauser, K. O., Kappler, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbiological+processes+in+banded+iron+formation+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Sedimentology%22%5BJournal%5D)">Microbiological processes in banded iron formation deposition.</a> Sedimentology. 60 (7), 1733-1754 (2013).</li>
<li>Maliva, R. G., Knoll, A. H., Simonson, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Secular+change+in+the+Precambrian+silica+cycle%3A+Insights+from+chert+petrology%5BTitle%5D)+AND+%22Geol.+Soc.+Am.+Bull%22%5BJournal%5D)">Secular change in the Precambrian silica cycle: Insights from chert petrology.</a> Geol. Soc. Am. Bull. 117 (7-8), 835-845 (2005).</li>
<li>Kappler, A., Pasquero, C., Konhauser, K. O., Newman, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deposition+of+banded+iron+formations+by+anoxygenic+phototrophic+Fe%28II%29-oxidizing+bacteria%5BTitle%5D)+AND+%22Geology%22%5BJournal%5D)">Deposition of banded iron formations by anoxygenic phototrophic Fe(II)-oxidizing bacteria.</a> Geology. 33 (11), 865-868 (2005).</li>
<li>Krepski, S. T., Hanson, T. E., Chan, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isolation+and+characterization+of+a+novel+biomineral+stalk-forming+iron-oxidizing+bacterium+from+a+circumneutral+groundwater+seep%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Isolation and characterization of a novel biomineral stalk-forming iron-oxidizing bacterium from a circumneutral groundwater seep.</a> Environ. Microbiol. 14 (7), 1671-1680 (2012).</li>
<li>Czaja, A. D., Johnson, C. M., Beard, B. L., Roden, E. E., Li, W. Q., Moorbath, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+Fe+oxidation+controlled+deposition+of+banded+iron+formation+in+the+ca.+3770+Ma+Isua+Supracrustal+Belt+%28West+Greenland%29%5BTitle%5D)+AND+%22Earth.+Planet.+Sci.+Lett%22%5BJournal%5D)">Biological Fe oxidation controlled deposition of banded iron formation in the ca. 3770 Ma Isua Supracrustal Belt (West Greenland).</a> Earth. Planet. Sci. Lett. 363 (1), 192-203 (2013).</li>
<li>Melton, E. D., Schmidt, C., Kappler, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbial+iron%28II%29+oxidation+in+littoral+freshwater+lake+sediment%3A+the+potential+for+competition+between+phototrophic+vs.+nitrate-reducing+iron%28II%29-oxidizers%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Microbial iron(II) oxidation in littoral freshwater lake sediment: the potential for competition between phototrophic vs. nitrate-reducing iron(II)-oxidizers.</a> Front. Microbiol. 3 (197), 1-12 (2012).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Zbiorowiska mikroorganizmów w oceanie prekambryjskim były regulowane lub modyfikowane w wyniku ich aktywności i panujących warunków geochemicznych. Interpretując pochodzenie BIF, naukowcy na ogół wnioskują o obecności lub aktywności mikroorganizmów na podstawie sedymentologii lub geochemii BIF, np. Smith i wsp.23 oraz Johnson i wsp.24. Wartościowym podejściem jest również badanie współczesnych organizmów we współczesnych środowiskach, które mają geochemiczne odpowiedniki d...

Atmosfera prekambryjska (4,6 do 0,541 Gy temu) doświadczyła stopniowego gromadzenia się fotosyntetycznie produkowanego tlenu (O2), być może przerywanego skokowymi zmianami podczas tak zwanego "Wielkiego Zdarzenia Utleniania" (GOE) około 2,4 Gy temu, a następnie ponownie w neoproterozoiku (1 do 0,541 Gy temu), gdy atmosferyczne O2 zbliżyło się do współczesnego poziomu1. Sinice są ewolucyjnymi pozostałościami pierwszych organizmów zdolnych do fotosyntezy tlenowej2. Dowody geochemiczne i badania modelowe potwierdzają rolę płytkich środowisk przybrzeżnych w utrzymywaniu aktywnych zbiorowisk sinic lub organizmów zdolnych do fotosyntezy tlenowej lub tlenowych fototrofów, generujących lokalne oazy tlenu na powierzchni oceanu pod przeważnie beztlenową atmosferą3-5.
Osadzanie się pasiastych formacji żelaza (BIF) z wody morskiej w całym okresie prekambryjskim wskazuje na żelazo(II) (Fe(II)) jako główny składnik geochemiczny wody morskiej, przynajmniej lokalnie, podczas ich osadzania. Niektóre z największych BIF-ów to złoża głębokowodne, tworzące się poza szelfem kontynentalnym i zboczem. Ilość zdeponowanego żelaza jest niezgodna z punktu widzenia bilansu masy ze źródłem głównie kontynentalnym (tj. wietrzeniowym). W związku z tym znaczna część żelaza musiała pochodzić z hydrotermalnej przemiany maficznej lub ultramaficznej skorupy dna morskiego6. Szacunki dotyczące szybkości deponowania Fe na zewnątrz środowisk przybrzeżnych są zgodne z Fe(II) dostarczanym do powierzchni oceanu przez upwelling7. Aby Fe mógł być transportowany w prądach wznoszących, musiał występować w zredukowanej, ruchomej postaci — jako Fe(II). Średni stopień utlenienia Fe zachowanego w BIF wynosi 2,4 8 i ogólnie uważa się, że BIF zachowuje Fe zdeponowany jako Fe(III), powstały podczas upwellingu Fe(II) został utleniony, prawdopodobnie przez tlen. Dlatego badanie potencjalnych mechanizmów utleniania Fe(II) wzdłuż środowisk zboczy jest ważne, aby zrozumieć, w jaki sposób powstał BIF. Co więcej, udoskonalona charakterystyka geochemiczna osadów morskich pozwoliła stwierdzić, że warunki żelaziste, w których Fe(II) był obecny w beztlenowym słupie wody, były stałą cechą oceanów w całym prekambrze i mogły nie ograniczać się tylko do czasu i miejsca, w którym zdeponowano BIF. Dlatego przez co najmniej dwa miliardy lat historii Ziemi interfejsy redoks między Fe(II) iO2 w płytkich oceanach były prawdopodobnie powszechne.
Liczne badania wykorzystują nowoczesne miejsca, które są chemicznymi i/lub biologicznymi analogami różnych cech oceanu prekambryjskiego. Dobrym przykładem są jeziora żelaziste, w których Fe(II) jest stabilny i występuje w nasłonecznionych wodach powierzchniowych, a aktywność fotosyntetyczną (w tym przez sinice) wykryto10-13. Wyniki tych badań dostarczają informacji na temat geochemicznych i mikrobiologicznych cech chemokliny tlenowej do anoksycznej/żelazistej. Jednak miejsca te są na ogół fizycznie rozwarstwione z niewielkim pionowym mieszaniem14, a nie chemicznymi granicami faz występującymi w systemie upwellingowym i uważa się, że wspierają one największą produkcję tlenu w czasie prekambryjskim4.
Naturalny analog do badania rozwoju morskiej oazy tlenowej pod atmosferą beztlenową i w bogatym w Fe(II) systemie upwellingu w nasłonecznionym słupie wód powierzchniowych nie jest dostępny na współczesnej Ziemi. Dlatego potrzebny jest system laboratoryjny, który może symulować żelazistą strefę upwellingu, a także wspierać wzrost sinic i fotoferrotrofów. Zrozumienie i identyfikacja procesów mikrobiologicznych i ich interakcji z upwellingowym ośrodkiem wodnym, który reprezentuje prekambryjską wodę morską, sprzyja zrozumieniu i może uzupełnić informacje uzyskane z zapisu skalnego, aby w pełni zrozumieć charakterystyczne procesy biogeochemiczne na starożytnej Ziemi.
W tym celu zaprojektowano kolumnę o skali laboratoryjnej, w której bogate w Fe(II) medium wody morskiej (pH neutralne) było pompowane na dno kolumny i wypompowywane od góry. Oświetlenie zostało zapewnione na górze, aby stworzyć "strefę fototyczną" o szerokości 4 cm, która wspierała wzrost sinic w górnej części 3 cm. Środowiska naturalne są na ogół rozwarstwione i stabilizowane przez gradienty fizykochemiczne, takie jak zasolenie lub temperatura. W celu ustabilizowania słupa wody w skali laboratoryjnej, cylinder kolumny został wypełniony porowatą matrycą szklanych kulek, która pomogła utrzymać ustalenie wzorców geochemicznych, które rozwinęły się podczas eksperymentu. Ciągły przepływ gazuN2/CO2 zastosowano w celu przepłukania przestrzeni nad kolumną w celu utrzymania atmosfery beztlenowej odbijającej ocean przed GOE15. Po ustaleniu stałego strumienia Fe(II) cyjanobakterie inokulowano w całej kolumnie, a ich wzrost monitorowano za pomocą liczby komórek w próbkach pobranych przez porty do pobierania próbek. Tlen monitorowano in situ poprzez umieszczenie wrażliwych na tlen folii optodowych na wewnętrznej ścianie cylindra kolumny, a pomiary wykonano za pomocą światłowodu z zewnątrz kolumny. Specjację wodnego żelaza określono ilościowo, usuwając próbki z poziomych portów do pobierania próbek o rozdzielczości głębokościowej i analizując metodą żelazozyny. Eksperymenty z kontrolą abiotyczną i ich wyniki potwierdzają słuszność koncepcji – że laboratoryjny odpowiednik starożytnego słupa wody, utrzymywany w izolacji od atmosfery, jest osiągalny. Sinice rosły i produkowały tlen, a reakcje między Fe(II) a tlenem były rozpuszczalne. W niniejszym artykule przedstawiono metodologię projektowania, przygotowania, montażu, wykonania i pobierania próbek takiej kolumny, wraz z wynikami 84-godzinnego przebiegu kolumny podczas inokulacji sinicą morską Synechococcus sp. PCC 7002.

<table><tbody><tr><td>Kolba Widdel (5 L)</td><td>Ochs</td><td>110015</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>Butelki szklane (5 L)</td><td>Rotilabo</td><td>Y682.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Pipety szklane (5 ml)</td><td></td><td>51714</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>0,22 &micro; m Jednostka filtrująca Steritop (0,22&nbsp; &mikro; m Membrana polieterosulfonowa)</td><td>Millipore</td><td>X337.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Folia</td><td></td><td></td><td></td>aluminiowa</tr><tr><td>Sterylna szklana strzykawka Luer Lock, wypełniona bawełną</td><td></td><td>C681.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Igły ze stali nierdzewnej Luer Lock (150 mm, 1,0&nbsp; mm ID)</td><td></td><td>201015</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Sigma</td><td>433209</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>MgSO4</td><td>Sigma</td><td>208094</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>CaCl2</td><td>Sigma</td><td>C4901</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>NH4Cl</td><td>Sigma</td><td>A9434</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>KH2PO4</td><td>Sigma</td><td>P5655</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>KBr</td><td>Sigma</td><td>P3691</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>KCl</td><td>Sigma</td><td>P9541</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>Cylinder</td><td></td> szklany <td>Y310.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Wełna</td><td></td> szklana <td>7377.2</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Koraliki szklane (&oslash; 0,55 - 0,7& nbsp; mm)</td><td></td><td>11079105</td><td>biospec.com</td></tr><tr><td>Korek z gumy butylowej (&oslash; 1,2 cm)</td><td></td><td>271024</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>szalka Petriego, szkło (&oslash; 8.0&nbsp; cm)</td><td></td><td>T939.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Klej</td><td></td> polimerowy <td>OTTOSEAL S68</td><td>adchem.de</td></tr><tr><td>Folia optycznego czujnika tlenu (do analizy tlenu, patrz poniżej)</td><td></td><td>&ndash; na życzenie &ndash;</td><td>presens.de</td></tr><tr><td>Rurka gumowa (35 mm, 7&nbsp; mm ID)</td><td></td><td>770350</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>Łącznik rurkowy Luer Lock (3,0 mm, Luer lock męski = LLM)</td><td></td><td>P343.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Łącznik rurki Luer Lock (3,0 mm, Luer lock żeński = LLF)</td><td></td><td>P335.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Przewód gumowy (25 mm, 0,72 mm średnica)</td><td></td><td>2600185</td><td>newageindustries.com</td></tr><tr><td>Przewód gumowy (50 mm, 7&nbsp; mm ID)</td><td></td><td>770350</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>Igła ze stali nierdzewnej Luer Lock (150 mm, 1,0 mm ID)</td><td></td><td>201015</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>Szklana strzykawka Luer Lock (10 ml)</td><td></td><td>C680.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Luźna bawełna&nbsp;</td><td></td><td>&ndash;</td><td></td></tr><tr><td>Korek z gumy butylowej (&oslash; 1.75 cm)</td><td></td><td>271050</td><td></td></tr><tr><td>labor-ochs.de Igła ze stali nierdzewnej (40 mm, 1.0&nbsp; mm ID)</td><td>Sterican</td><td>4665120</td><td>bbraun.de</td></tr><tr><td>Igła ze stali nierdzewnej Luer Lock (150 mm, 1,5 mm ID)</td><td></td><td>201520</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>pozycja: Złącze żeńskie Luer Lock na C.7</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Klej</td><td></td> polimerowy <td>OTTOSEAL S68</td><td>adchem.de</td></tr><tr><td>Igła ze stali nierdzewnej (120 mm, 0,7 mm ID)</td><td>Sterican</td><td>4665643</td><td>bbraun.de</td></tr><tr><td>Rurka gumowa (40 mm, średnica wewnętrzna 0,74 mm)</td><td></td><td>2600185</td><td>newageindustries.com</td></tr><tr><td>Rurka termokurczliwa (35&nbsp; mm, średnica wewnętrzna 3 mm zmniejszona)</td><td></td><td>541458 - 62</td><td>conrad.de</td></tr><tr><td>Zacisk</td><td></td> rurki <td>STHC-C-500-4</td><td>tekproducts.com</td></tr><tr><td>Łącznik rurkowy Luer Lock (1.0 mm, LLF)</td><td></td><td>P334.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Plastikowa nakrętka Luer Lock (LLM)</td><td></td><td>CT69.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Butelka szklana (5 L)</td><td>Rotilabo</td><td>Y682.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Korek z gumy butylowej (do GL45)</td><td></td><td>444704</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>Kapilara ze stali nierdzewnej (300 mm, średnica wewnętrzna 0,74 mm)</td><td></td><td>56736</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>Kapilara stal nierdzewna (50 mm, średnica wewnętrzna 0,74 mm)</td><td></td><td>56737</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>Rurka termokurczliwa (35 mm, 3&nbsp; mm średnica wewnętrzna zmniejszona)</td><td></td><td>541458 - 62</td><td>conrad.de</td></tr><tr><td>Rurka gumowa (100 mm, średnica wewnętrzna 0,74 mm)</td><td></td><td>2600185</td><td>newageindustries.com</td></tr><tr><td>Łącznik rurki Luer Lock (1,0 mm, LLF)</td><td></td><td>P334.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Szklana strzykawka Luer Lock (10 ml)</td><td></td><td>C680.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Bawełna luzem&nbsp;</td><td></td><td>&ndash;</td><td></td></tr><tr><td>Korek z gumy butylowej (&oslash; 1.75 cm)</td><td></td><td>271050</td><td></td></tr><tr><td>labor-ochs.de Igła ze stali nierdzewnej (40 mm, 0.8&nbsp; mm ID)</td><td>Sterican</td><td>4657519</td><td>bbraun.de</td></tr><tr><td>Szklana strzykawka Luer lock (5 ml)</td><td></td><td>C679.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Korek z gumy butylowej (&oslash; 1,75 mm)</td><td></td><td>271050</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>Rurka gumowa (40 mm, 0,74 mm średnica)</td><td></td><td>2600185</td><td>newageindustries.com</td></tr><tr><td>Butelka szklana (2 L)</td><td>Rotilabo</td><td>X716.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Korek z gumy butylowej (do GL45)</td><td></td><td>444704</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>Kapilary ze stali nierdzewnej (50 mm, 0.74 mm ID)</td><td></td><td>56736</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>Rurka gumowa (30 mm x 0.74 mm ID)</td><td></td><td>2600185</td><td>newageindustries.com</td></tr><tr><td>Rurka gumowa (100 mm x 0.74 mm ID)</td><td></td><td>2600185</td><td>newageindustries.com</td></tr><tr><td>Łącznik rurki Luer Lock (1.0 mm, LLF)</td><td></td><td>P334.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Złącze 3-drogowe Luer Lock (LLF, 2x LLM)</td><td></td><td>6134</td><td>cadenceinc.com</td></tr><tr><td>Źródło światła</td><td>Samsung</td><td>SI-P8V151DB1US</td><td>samsung.com</td></tr><tr><td>Pompa perystalyczna</td><td>Ismatec</td><td>EW-78017-35</td><td>coleparmer.com</td></tr><tr><td>Rurka do pompowania (0,89&nbsp; mm ID)</td><td></td><td>EW-97628-26</td><td>coleparmer.com</td></tr><tr><td>Kapila ze stali nierdzewnej (200 mm, 0.74 mm ID)</td><td></td><td>56736</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>Kapilara ze stali nierdzewnej (400 mm, 0.74 mm ID)</td><td></td><td>56737</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>Folia Supel-Inert (Tedlar - PFC) Pakiet gazowy (10 L)</td><td></td><td>30240-U</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>Rurka gumowa (30 mm, 6&nbsp; mm ID)</td><td></td><td>770300</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>Łącznik rurki Luer Lock (3,0 mm, LLM)</td><td></td><td>P343.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Łącznik rurki Luer Lock (3,0 mm, LLF)</td><td></td><td>P335,1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Strzykawka gazoszczelna (20&nbsp; ml)</td><td></td><td>C681.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Palnik</td><td></td> Bunsena<td>&ndash;</td><td></td></tr><tr><td>Światłowodowy miernik tlenu do oznaczania ilościowego tlenu</td><td>Presens</td><td>TR-FB-10-01</td><td></td></tr><tr><td>presens.de Pompa</td><td></td> próżniowa<td>&ndash;</td><td></td></tr><tr><td>Klej silikonowy do optody tlenowych</td><td>Presens</td><td>PS1</td><td>presens.de</td></tr></tbody></table>

symulacja laboratoryjna bogatego w żelazo(ii) prekambryjskiego systemu upwellingu morskiego w celu zbadania wzrostu bakterii fotosyntetycznych

Laboratory Simulation of an Iron(II)-rich Precambrian Marine Upwelling System to Explore the Growth of Photosynthetic Bacteria

Konwencjonalna koncepcja osadzania niektórych prekambryjskich formacji żelaza pasowego (BIF) opiera się na założeniu, że żelazo [Fe(II)] upwellingujące ze źródeł hydrotermalnych w oceanie prekambryjskim zostało utlenione przez tlen cząsteczkowy [O2] wytwarzany przez cyjanobakterie. Najstarsze BIF-y, osadzone przed Wielkim Zdarzeniem Utleniania (GOE) około 2,4 miliarda lat temu (Gy), mogły powstać w wyniku bezpośredniego utleniania Fe(II) przez beztlenowe fotoferrotrofy w warunkach beztlenowych. Jako metodę testowania wzorców geochemicznych i mineralogicznych, które rozwijają się w różnych scenariuszach biologicznych, zaprojektowaliśmy pionową kolumnę przepływową o długości 40 cm, aby symulować bogaty w beztlenie system upwellingu morskiego Fe(II), reprezentatywny dla starożytnego oceanu w skali laboratoryjnej. Cylinder został wypełniony porowatą matrycą szklaną w celu ustabilizowania gradientów geochemicznych, a próbki cieczy do ilościowego oznaczania żelaza można było pobrać w całym słupie wody. Rozpuszczony tlen wykrywano nieinwazyjnie za pomocą optodów z zewnątrz. Wyniki eksperymentów biotycznych, które obejmowały strumienie Fe(II) z dna, wyraźny gradient światła od góry i cyjanobakterie obecne w słupie wody, pokazują wyraźne dowody na tworzenie się osadów mineralnych Fe(III) i rozwój chemokliny między Fe(II) iO2. Ta kolumna pozwala nam przetestować hipotezy dotyczące powstawania BIF-ów poprzez hodowlę cyjanobakterii (a w przyszłości fotoferrotrofów) w symulowanych morskich warunkach prekambryjskich. Ponadto stawiamy hipotezę, że nasza koncepcja kolumn pozwala na symulację różnych środowisk chemicznych i fizycznych - w tym płytkich osadów morskich lub jeziornych.

Eksperyment kontrolny
Eksperymenty kontroli abiotycznej (10 dni) wykazały niezmiennie niskie stężenia tlenu (O2 &lt;0,15 mg/L) bez znaczących wahań w profilu Fe(II) w całym słupie wody upwellingowej. Tworzenie się osadów (przypuszczalnie tlenków Fe(III)(tlenowo-)tlenkowych) w zbiorniku pożywki i nieznaczny spadek ogólnego stężenia Fe(II) z 500 μM do 440 μM w ciągu 10 dni wskazują na pewną d...

Symulowaliśmy prekambryjski system upwellingu morskiego w pionowej kolumnie przepływowej na skalę laboratoryjną. Celem było zrozumienie, w jaki sposób profile geochemiczneO2 i Fe(II) ewoluują, gdy cyjanobakterie wytwarzająO2. Wyniki wskazują na powstanie chemokliny w wyniku utleniania Fe(II) przez fotosyntetycznie wytwarzanyO2.

Symulacja laboratoryjna bogatego w żelazo(II) prekambryjskiego systemu upwellingu morskiego w celu zbadania wzrostu bakterii fotosyntetycznych

A conventional concept for the deposition of some Precambrian Banded Iron Formations (BIF) proceeds on the assumption that ferrous iron [Fe(II)] upwelling ...

Ogólnym celem tego eksperymentalnego podejścia jest symulacja systemu upwellingu żelazistego oraz wykrycie profili geochemicznych tlenu i wodnego żelaza w słupie wody, gdy obecne były cyjanobakterie i wytwarzały tlen w procesie fotosyntezy. Ta nowo opracowana metoda może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie historii Ziemi, takie jak natlenienie atmosfery i osadzanie się pasmowych formacji żelaznych. Główną zaletą tej techniki jest to, że warunki geochemiczne nadal mogły istnieć w oceanie prekambryjskim, mogą być symulowane w skali laboratoryjnej, badane i sprawdzane za pomocą nowoczesnych metod.Chociaż metoda ta może zapewnić wgląd we wczesne badania Ziemi, może być również stosowana w innych nowoczesnych środowiskach, takich jak badania geomikrobiologiczne i fluktuacje chemiczne w ciałach osadowych. Ogólnie rzecz biorąc, osoby nowe w tej metodzie będą miały trudności, ponieważ konfiguracja eksperymentu nie jest trywialna, ale film dostarczy informacji na temat najbardziej krytycznych kroków wykonanych w protokole. Hodowla bakterii, wczesne etapy montażu zestawu oraz uwagi dotyczące materiałów sterylizujących są opisane w protokole tekstowym.Należy pamiętać, że roztw

laboratory-simulation-an-iron-ii-rich-precambrian-marine-upwelling

Research

JoVE Journal

Environment

Środowisko

Eukarioty mikrobiologiczne są zarówno źródłem węgla pochodzenia fotosyntetycznego, jak i drapieżnymi gatunkami szczytowymi w stale pokrytych lodem jeziorach Antarktydy. Niniejszy raport opisuje podejście oparte na kulturach wzbogaconych w celu izolacji metabolicznie wszechstronnych eukariotów mikrobiologicznych z antarktycznego jeziora Bonney oraz ocenia potencjał asymilacji węgla nieorganicznego przy użyciu testu radioizotopowego na aktywność rybulozo-1,5-bisfosforanowej...

Ustanowienie mikrobialnych kultur wzbogaconych eukariotów z chemicznie uwarstwionego jeziora antarktycznego oraz ocena potencjału wiązania węgla

Zacznij od kultury wzbogacającej glebę pochodzącej z terenów podmokłych, zawierającej zbiorowiska bakterii.Kultura wykazuje aktywność Feammox, utlenianie amonu sprzężone z redukcją żelaza, co wskazuje na wzbogacenie bakterii zdolnej do tego procesu metabolicznego.Seryjnie rozcieńczyć kulturę za pomocą pożywki.Rozcieńczone próbki rozprowadzić na badanych płytkach agarowych uzupełnionych żelazem i amonem.Używaj płytek kontrolnych, które nie zawierają żelaza lub amonu lub zawierają żelazo z węglem...

Izolacja reduktorów żelaza utleniających amonu z kultury wzbogacania gleby pochodzącej z terenów podmokłych 

Źródło: Villela, H. D. M. i in. Poszukiwanie szczepów mikroorganizmów do bioremediacji oraz rozwój probiotyków do badań i ochrony metaorganizmów. J. Vis. Exp. (2019)Ten film demonstruje selektywną izolację bakterii morskich degradujących ropę poprzez wzbogacanie próbek wody morskiej na nośnikach olejowych, co umożliwia odzyskiwanie czystych szczepów z potencjalnymi zastosowaniami w bioremediacji ropy naftowej i oczyszczaniu środowiska.

Selektywne wzbogacanie i izolacja bakterii morskich degradujących ropę z próbek wody morskiej

Ten artykuł opisuje proces montażu i działania laboratoryjnego bioreaktora fotosyntetycznego, który może być użyty, w połączeniu z innymi metodami, do oszacowania odpowiednich parametrów wzrostu kinetycznego. System ten stale monitoruje pH, światło i temperaturę za pomocą czujników, jednostki akwizycji i sterowania danymi oraz oprogramowania do akwizycji danych typu open source.

Budowa i konfiguracja laboratoryjnego bioreaktora fotosyntetycznego glonów z monitorowaniem temperatury, światła i pH do testów wzrostu kinetycznego

Losy i specjacja arsenu i rtęci w warstwach wodonośnych są ściśle związane z warunkami fizykochemicznymi i aktywnością mikrobiologiczną. Tutaj prezentujemy oryginalną eksperymentalną konfigurację kolumny, która naśladuje warstwę wodonośną i umożliwia lepsze zrozumienie biogeochemii pierwiastków śladowych w warunkach beztlenowych. Przedstawiono dwa przykłady, łączące podejście geochemiczne i mikrobiologiczne.

Eksperymentalna konfiguracja kolumny do badania beztlenowych oddziaływań biogeochemicznych między wodorotlenkami (tlenu) żelaza, pierwiastkami śladowymi i bakteriami

Techniki wzbogacania mikroorganizmów na miejscu lub hodowli in situ mogą ułatwić izolację trudnych do hodowli taksonów mikroorganizmów, zwłaszcza z ekstremalnych środowisk o niskiej biomasie lub geochemicznie. W tym miejscu opisujemy układ elektrochemiczny bez użycia zewnętrznego źródła zasilania w celu wzbogacenia szczepów drobnoustrojów, które są zdolne do zewnątrzkomórkowego transportu elektronów (EET).

Wolnostojący zestaw elektrochemiczny do wzbogacania bakterii oddychających anodą na miejscu

Ten protokół opisuje eksperymenty mikrobiologiczne pod podwyższonym ciśnieniem w celu zbadania procesów biogórniczych in situ. W podejściu eksperymentalnym wykorzystuje się kołyszący się reaktor wysokociśnieniowy wyposażony w komórkę reakcyjną złoto-tytanową zawierającą kulturę mikrobiologiczną w kwaśnym, bogatym w żelazo środowisku.

Wykorzystanie elastycznych ogniw reakcyjnych złoto-tytan do symulacji zależnej od ciśnienia aktywności mikrobiologicznej w kontekście biogórnictwa podpowierzchniowego

Celem tego protokołu jest tworzenie symulowanych kominów hydrotermalnych za pomocą eksperymentów z wstrzykiwaniem w ogrodzie chemicznym i wprowadzenie gradientu termicznego przez nieorganiczną membranę osadu, za pomocą kondensatora do druku 3D, który można odtworzyć w celach edukacyjnych.

Symulacja kominów hydrotermalnych wczesnej Ziemi w środowisku gradientu termicznego

Ta publikacja opisuje projekt laboratoryjnych fotobioreaktorów (PBR) z konfigurowalnymi reżimami oświetlenia. Wzrost sinic lub mikroalg, wykorzystujących wodorowęglan jako źródło węgla, jest stale monitorowany poprzez pomiar objętościowej produkcji tlenu. Te PBR ułatwiają szybkie, powtarzalne porównania wzrostu laboratoryjnego przy niewielkiej interwencji użytkownika podczas eksperymentów.

Obsługa fotobioreaktorów laboratoryjnych z pomiarami wzrostu online i konfigurowalnymi reżimami oświetlenia

Tematem tego artykułu jest szczegółowe opisanie najlepszych praktyk tworzenia pożywek dla wymagających mikroorganizmów beztlenowych pozyskanych ze środowiska. Metody te pomagają w zarządzaniu kulturami beztlenowymi i mogą być stosowane do wspomagania wzrostu nieuchwytnych mikroorganizmów niehodowlanych, "mikrobiologicznej ciemnej materii".

Zestaw symulowanych formatów pożywek opartych na informacjach in situ do hodowli mikroorganizmów beztlenowych nabytych w środowisku

Protokół opisuje standardową procedurę operacyjną testowania potencjalnie biodegradowalnych materiałów zarówno syntetycznych, jak i naturalnych, w warunkach aerobowych, z użyciem naturalnego inokulum wody morskiej oraz zautomatyzowanego systemu zamkniętej respirometrii.

Badania biodegradacji tlenowej materiałów z użyciem naturalnego inokulum morskiego i zamkniętego respirometru

Poznaj symulację prekambryjskiego systemu upwellingu bogatego w żelazo(II) do badania profili geochemicznych tlenu i żelaza przy udziale sinic. Ta metoda pozwala rekonstruować warunki wczesnej Ziemi.

Symulacja laboratoryjna bogatego w żelazo(II) prekambryjskiego systemu upwellingu morskiego w celu zbadania wzrostu bakterii fotosyntetycznych (Wideo) | JoVE Journal

Symulacja laboratoryjna bogatego w żelazo(II) prekambryjskiego systemu upwellingu morskiego w celu zbadania wzrostu bakterii fotosyntetycznych

Przeglądaj więcej filmów