Summary
我们在实验室规模的垂直流通柱模拟了前寒武纪海洋铁质系统上涌。我们的目标是了解O 2和Fe（II）如何地球化学剖面演变为蓝藻产生O 2。结果表明，由于通过光合作用产生氧气的Fe（II）氧化建立chemocline的。
Abstract
对于一些前寒武纪条状铁层（BIF）的沉积的常规概念上的假设进行了二价铁的[Fe（Ⅱ）〕从寒武纪海洋热液源上升流是由分子氧氧化[O 2]由蓝藻生产。最古老的BIF，在约2.4十亿年（戈瑞）前大氧化事件（GOE）之前沉积，可以通过铁（II）的直接氧化由缺氧条件下不产氧photoferrotrophs已经形成。至于测试，根据不同的生物情景发展地球化学和矿物学图案的方法，我们设计了一个长40厘米的垂直流过柱来模拟海洋富含系统上涌的代表远古海洋上的实验室规模缺氧的Fe（II） 。气缸中填充的多孔玻璃珠基质稳定地球化学梯度，以及铁定量的液体样品可以采取整个水柱。溶解氧检测非侵入性通过从外部光极。从从底部，从上一个独特的光梯度，以及在水体中蓝藻目前参与的Fe（II）的上涌通量生物实验，对铁的形成显示清晰证据的结果（III）矿物沉淀和chemocline发展铁之间（Ⅱ）和O 2。此列允许我们检验假设为通过模拟海洋前寒武纪的条件下培养蓝藻（和将来photoferrotrophs）形成的BIF的。此外，我们推测，我们的专栏概念允许各种化学和物理环境的模拟 - 包括浅海或湖泊沉积物。
Introduction
寒武纪（4.6到0.541戈瑞前）大气经历了光合作用产生的氧逐渐积聚（O 2），也许在所谓的“大氧化事件”（GOE）阶跃变化约2.4戈瑞打断以前，又在新元古代（1至0.541戈瑞前）作为大气中的O 2走近现代化水平1。蓝藻能够氧光合作用2的第一生物的进化残余。地球化学证据和模拟研究支持沿岸浅水环境中窝藏蓝藻或能够氧光合作用或含氧的光养生物的活跃的社区，产生以下主要缺氧气氛3-5海洋表面局部氧绿洲的作用。
条状铁层的海水整个寒武纪点的铁沉积（内建函数）（II）铁（Fe（II））作为一个主要的地球化学Ç海水onstituent，至少在当地，他们的沉积过程。一些最大的BIF都是深水沉积，形成了大陆架和斜坡。铁沉积量为与主要大陆（ 即 ，风化）源的质量平衡的观点来看是不相容的。因此，大部分的铁必须从镁铁质或铁质海底地壳6热液蚀变提供。铁的速率的估计沉积沿海环境的外侧是通过上升流7供给到海洋表面用铁（Ⅱ）相一致。为了使铁在上涌电流被输送，必须已存在于缩小，移动的形式 - 的Fe（Ⅱ）。在BIF保存铁的平均氧化态为2.4 8和它一般认为BIF保留铁沉积的Fe（Ⅲ），上升流的Fe时（II）被氧化，可能是由氧形成。因此，探索沿坡environme潜在的Fe（II）氧化机制NTS重要的是要了解BIF如何形成的。此外，海洋沉积物成品地球化学特征已经确定了铁质的条件，其中的Fe（II）是目前在缺氧水柱，是整个前寒武纪海洋的持续性特征，可能不被限于时间和地点其中，BIF沉积9。因此，至少有两个十亿多年的地球历史，在浅海的Fe（II）和O 2之间的氧化还原界面有可能司空见惯。
许多研究利用现代的网站，是前寒武纪海洋的不同功能的化学和/或生物类似物。一个很好的例子是铁锈色的湖泊，铁（II）是稳定的，并出现在阳光照射的地表水，而光合活性（包括蓝细菌）检测10-13。这些研究结果提供洞察到富氧到缺氧/ FER的地球化学和微生物的特性ruginous chemocline。然而，这些位点通常在物理上与小垂直混合14，而不是在一个上升流系统中发生的化学接口分层，并且被认为是支持最氧气生产前寒武纪时间4。
一个自然的模拟探索海洋的氧气绿洲发展的缺氧气氛下，并在阳光照射面水柱的Fe（II）丰富的上涌系统不可用现代的地球上。因此，需要能够模拟铁质上升流区并且还支持蓝藻和photoferrotrophs生长的实验室系统。代表前寒武纪海水的理解和微生物过程的识别及其与上涌水介质的互动促进了理解，并可以以充分了解古代地球上独特的生物地球化学过程补充从岩石记录获得的信息。 为此目的，一个实验室规模的柱的目的是在其中的Fe（II）的富含海水培养基（pH为中性的）泵入塔的底部，并从顶部抽出。光照在顶部设置来创建支持蓝藻的生长在顶端3cm的宽4厘米“透光区”。天然环境通常分层，通过理化梯度，如盐度或温度稳定。为了稳定在一个实验室规模的水柱，塔筒中填充的多孔玻璃珠基质，有助于保持成立，实验过程中形成的地球化学模式。连续的 N 2 / CO 2气体流量施加到冲洗塔的顶部空间，以维持缺氧气氛反射之前GOE 15的海洋。 （II）Fe的恒定通量成立后，蓝藻在整个柱接种，和它们的growth的通过细胞计数通过取样口取出的样品进行监测。氧气是通过将氧敏感光极箔上柱筒和测量的内壁用的光纤从塔外进行原位监测。水溶液的Fe形态通过除去样本深度分辨水平取样端口量化并与铁试剂法进行分析。非生物控制实验，结果证明证明的概念 - ，古水柱实验室规模的模拟，从大气中分离保持，是可以实现的。蓝藻生长和产生的氧，和Fe（II）和氧之间的反应是可解析的。这里，对于设计，制备，装配，执行和这样的列的采样的方法被提出，以结果一起从塔84小时运行，同时用海洋蓝细菌聚球藻接种。 7002。
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Protocol
1.培养用培养基的制备
注意：所要求的设备，化学品和供应的培养基的制备的信息列于表1中括号斜体字母数字代码是指表2中逐项和图1中所示的装置。
- 制备5升海洋光合有机体（MP）的培养基（以下称为“介质”），按照Wu等人 16的协议。使用缺氧和无菌的1M HCl或0.5M的NACO 3调节pH值至6.8。作为铁源（II）中，添加3.5的1M缺氧和无菌的FeCl 2 -solution毫升过滤在下一步骤中的介质液后，以实现最终的Fe（Ⅱ）的500μM的浓度。
- 储存在5℃下48小时的培养基溶液以沉淀的Fe（II）的碳酸酯和磷酸盐矿物质。的Fe（II）的另外和Fe矿物沉淀导致的pH变化，因此，调整pH值回6.8。通过0.22微米的过滤器单元中的过滤器的缺氧（100％N 2）手套箱的介质。分配所述过滤介质进入无菌5升玻璃瓶（E.'1）手套箱内，并且帽用无菌丁基橡胶塞子。
- 通过插入连接到气体管线入止动器的一次性针，并充当排气的第二针冲洗介质瓶用N 2 / CO 2（V / V，90/10）的顶部空间。请务必改变顶部空间容积的10倍。例如，用10毫升/秒的恒定气流，冲洗的50毫升顶空体积为至少50秒（比较亨盖特＆梅西17）。
- 覆盖介质瓶（E）是现在可以在室温下用铝箔和存储使用黑暗条件下防止铁（II）的光氧化。允许3天为媒体准备。
2.文化的制备
“>注意：即在列实验中使用聚球藻 7002的文化被描述为18它是由M. Eisenhut博士研究所（植物生物化学，德国杜塞尔多夫大学）提供的单细胞海洋photoheterotrophic属蓝藻对于目前的研究中的储用培养物缺氧MP培养基上生长而无需额外的Fe（Ⅱ）。- 准备以下Wu等人 16，但是替代氯化铁中的6毫克/毫升的协议用1ml / L的柠檬酸铁铵100毫升MP介质。
- 下缺氧条件下（手套箱，100％N 2）分配所述介质进入1个120毫升无菌血清瓶，盖用无菌丁基橡胶塞子和铝盖压接。顶部空间改变为N 2 / CO 2（V / V，90/10）（比较亨盖特＆梅西17），并与贮存培养的5％接种。随后存储在光照培养箱培养在离屯25℃和600勒克斯gsten灯泡。
- 自聚球藻 。 7002的感光，以下传递，覆盖血清瓶薄纸巾的光照培养箱内的第一个24小时。让培养生长6-8天。光合活性将导致铁的氧化（Ⅱ）和Fe（Ⅱ）将不会被静电对细胞生长的时间尺度，因此转移培养7天之后，保持的Fe（Ⅱ）在培养基中和细胞适于铁（二）。
- 监控通过取样品光密度（OD）测量细胞密度：培养物的细胞密度（细胞/ ml）可通过在光分光计的细胞悬浮液样品的在750毫微米19的波长的吸光度来确定。 OD 750和对数生长期文化的直接镜检细胞计数之间的线性关系将确定绝对细胞密度20。
- 只要10 8细胞的细胞密度达到/毫升，包裹血清瓶用铝箔，以通过光合作用停止氧气生产。
- 通过使用附连到长（100毫米）的一次性插入液体介质针0.22μm的无菌注射器过滤器除去细胞悬浮液中的 O 2。冲洗顶部空间和泡沫用N 2 / CO 2的5分钟（比较亨盖特＆梅西17）的培养。避光样品，直到接种入列。
3.项目和个别零件实验装置的研制
注意：为实验装置所需要的设备信息，数量和规格列于表2中 。 将用于实验设置的项目的部分被预先准备，并与一单个大写字母（AG），在表2中列出的单独标记和示于图1中的特写。斜体字母数字代码是指表2中逐项设备和图1中示出。
- 为了给列准备取样口（D），关闭与紧身丁基橡胶瓶塞（A.3）的端口。插入一个不锈钢针（D.'）插入丁基胶塞。确保该针的尖端是在塔的中心。
- 针连接到橡胶管（D.2）和密封用热收缩管（D.3）的连接。 该管的另一端连接到一个小的路厄氐锁紧管连接器（'D.5），密封用热收缩管（D.3）的连接，并覆盖与适当的塑料盖的管连接器（D.6） 。
注意：根据取样端口的所需数目，有必要提供一个主端口与各取样口 - therefo重新插入的倾斜角度的不锈钢针（D.1）插入丁基胶塞。
- 针连接到橡胶管（D.2）和密封用热收缩管（D.3）的连接。 该管的另一端连接到一个小的路厄氐锁紧管连接器（'D.5），密封用热收缩管（D.3）的连接，并覆盖与适当的塑料盖的管连接器（D.6） 。
- 为了将介质和排出瓶连接到列中，修改后的下一步骤丁基橡胶瓶塞：
- 将两个不锈钢毛细管（E.3，E.4）到丁基胶塞（E.2）。连接适当的橡胶管（E.6）这些毛细血管和密封用热缩管（E.5）的连接。
- 添加管连接器（E.7），以较长的毛细管（E.3）的管子的另一端，也解决此接头与热缩管（E.5）。
- 一个不锈钢针（E.11）连接到附连到短毛细管（E.4）另一管的自由端，密封该连接用热收缩管（E.5），并插入的另一端不锈钢针到一个较小的丁基橡胶塞（E.10）。 将两个不锈钢毛细管（G.3）成一个大丁基胶塞（G.2），而将相应的橡胶管（G.4; G.5）。较短的橡胶管（G.4）的自由端连接到一个中等放电瓶的毛细管（W2）。装备用小管连接器（G.6）较长的管（G.5）的自由端。重复为了准备另一个丁基橡胶塞的第二排出瓶这些步骤。
- 通过以产生的列两个媒体供给线路插入两个不锈钢针（F.3）成丁基胶塞（F.2），准备为介质分配面板（F）止动。附加的橡胶管（F.4）到每个针和一个介质瓶毛细管（C1）连接到橡胶管中的一个，分别。
- 为了制备用于该介质供给线腺体（B） 连接一个中等供给毛细管（C2）到一个小的管连接器（B.3）用橡胶管（B.4）。重复此步骤另一种介质供应腺体。
- 使用更长的媒体排出毛细管（W1），而不是为媒体排出线准备腺体和按照前面的步骤（比较（B） 如图1所示 ）。
注：这是有帮助的入口标记和不同颜色的胶带出口，以协助正确装配。
- 使用更长的媒体排出毛细管（W1），而不是为媒体排出线准备腺体和按照前面的步骤（比较（B） 如图1所示 ）。
- 通过插入两个长鲁尔锁定不锈钢针头（C.2）到橡胶管（C.1）和确保该针的尖端到达其 他外4厘米组装为顶部空间气体交换面板（C）的各部分管子的端部。填充聚合物胶（C.8）管，让组装干燥至少6小时。
- 松散填充两个螺旋锁定玻璃注射器（C.3）棉花（C.4）。
- 分别准备两搓丁酯误码率塞子（C.5），一个带有插入一个不锈钢针（C.6），另一个用不锈钢针（C.7）。不要连接到玻璃注射器，但。
- 准备在行以后使用与介质瓶和煤气包（GP）填充棉（E.9）玻璃注射器（E.8）。
- 通过一个橡胶管（gp.1）连接到所述气体包的阀组装设备进行了10升的气体包（GP）。插入的管连接器（gp.2）到橡胶管的自由端。重复此过程的第二个10升气体包。
4.杀菌列和设备
注意：根据材料特性，该设备由以下三种方法之一灭菌：
- 通过干烤箱（180℃，4.25小时）灭菌玻璃制设备：
- 消毒设备制作中（见
- 消毒设备用于在第二步骤中设定的列。敷玻璃注射器（C.3; E.8; F.1 -在第3方法制得）用铝箔并确保相应丁基橡胶塞被移除。
- 放置玻璃珠（A.2）在玻璃烧杯中，并用铝箔覆盖的顶部。还覆盖透明玻璃板（A.4），4×大管接头（B.2）和3路连接器（G.7）用铝箔和烘箱消毒的一切。
- 消毒设备制作中（见
- 通过高压灭菌（120℃，10巴，20分钟），高压灭菌消毒塑料和液体：
- 在第一步骤中，STErilize与介质中， 碳酸氢钠 -buffer溶液和2丁基橡胶塞的5升玻璃瓶中的Widdel烧瓶中。
注意：丁基橡胶塞子首先通过在超纯水中煮沸3次制备，然后在玻璃烧杯中高压灭菌用一点水，用铝箔覆盖。湿塞子更容易插入到玻璃瓶中。 - 在第二步骤中消毒设备的试验列设置。为了制备色谱柱灭菌的高压釜，包住的顶部开口，所述介质供应通风口，媒体排出喷口和顶部空间与高压灭菌前铝箔泄。
- 覆盖取样口（D.'5）用适当的塑料盖（D.'6），并确保高压灭菌前取下夹子（ 草 ）。
- 包裹丁基橡胶瓶塞和介质放电瓶（E.2相应的毛细血管; 2×G.2 -我准备Ñ 部分3），较小的止动件的玻璃注射器（2×C.5; E.'10'; F.'2 -在第3）和连接到所述介质供给和排放的腺体（毛细血管制备S2; W1 -在第3.4节 ）化成铝箔准备和消毒所有的设备高压釜中。
- 灭菌后，干的炉中的灭菌柱和设备在60℃下再进行4小时。
- 在第一步骤中，STErilize与介质中， 碳酸氢钠 -buffer溶液和2丁基橡胶塞的5升玻璃瓶中的Widdel烧瓶中。
- 由于泵管（PT）是不是高温高压消毒，消毒它们在乙醇（乙醇）溶液（80％乙醇，20％水）。填用EtOH溶液的适当的烧杯，并放置泵管在它，确保管完全填充用EtOH溶液。取出后3小时，并直接包装到预先灭菌铝箔（烘箱灭菌的），并让干燥在RT 2小时。
5.大会柱和设备
- 放置在一个平面上的柱（A）和一个实验室支架和夹具稳定。确保在无菌条件下工作（ 例如 ，内本生灯40厘米或下一个层流罩）。小心地从顶部开口取出铝箔，并在无菌的玻璃珠（A.2）填充。
- 通过的区域中这将是与列接触施加聚合物胶（A.5）到内表面，以便准备表玻璃（A.4），以紧密地封闭该柱。在塔的顶部轻轻按代替手表玻璃以两个零件粘合紧密在一起。允许安装干燥至少6小时。
注：可以放置柱边缘和钟表玻璃之间的无菌，细柔韧丝，以便在试验之后容易地取下手表玻璃。
- 通过的区域中这将是与列接触施加聚合物胶（A.5）到内表面，以便准备表玻璃（A.4），以紧密地封闭该柱。在塔的顶部轻轻按代替手表玻璃以两个零件粘合紧密在一起。允许安装干燥至少6小时。
- 虽然在无菌条件下工作的重视以下部分列：
- 连接橡胶管（B.1）和相应的管接头（B.2）的介质供给和排出通风口（比较（ 图1中B））。
- 在列连接腺体（B.3）的管连接器介质供应和排放（3.4节准备）到相应的连接器（对比（ 图1 B））。
- 附上顶部空间气体交换面板（ 图1中比较（℃） -在第3.5节中制备）向顶部空间泄在柱和玻璃注射器（C.3）连接到相应的不锈钢针头（C.2）和插入件适当的丁基橡胶瓶塞（C.6; C.7 -在第3.5.2准备）成绵填充玻璃注射器（C.3）。
- 将用于排出瓶丁基橡胶瓶塞（2×G.20; -准备了3.2节 ）分成两个无菌3升的玻璃瓶（G.1） 和瓶子（G.6）的管连接器连接至3路连接器（G.7）。
- 连接介质放电腺毛细管（W1）到排出瓶毛细管（W2）与泵管（PT）的自由端的自由端。重复此过程的第二介质排放腺毛细管和第二放电瓶。
- 一个媒体瓶毛细管（S1）的自由端连接到介质供应腺毛细管（S2）的泵管（PT）的自由端。重复此过程的第二介质瓶毛细管和第二介质供应腺毛细血管。
- 到培养基中的玻璃注射器-通过插入与相应的毛细管（3.3节中制备F.2）塞子组装介质配电板配电盘（ 中一 ）。
- 中等配电盘连接到丁基橡胶瓶塞的瓶子中的连接器（E.7 - 图1对比F）。
- 连接的 N 2 / CO 2气体管线到顶部空间气体交换面板与鲁尔锁定不锈钢针（参照图1的位置（LLF））中，在低压冲洗塔的安装和毛细管系统用N 2 / CO 2的（<10毫巴）。在介质瓶毛细管（E.3），3路连接器（G。7），和取样口（D.5）的开口端保持气体的流出。因此，确保有取样口（ 草 ）微张的帽子，通过气体流出的超压，保持无菌条件。
- 冲洗完整的安装至少20分钟。
注意：另外，也可以关闭outgassi用适当的橡胶管和为了提高冲洗完成安装效率的夹具顶部空间气体交换面板的纳克针（C.6）。
- 冲洗完整的安装至少20分钟。
- 与此同时，填充10升气囊（GP）用N 2 / CO 2（V / V，90/10），以下10轮灌装和脱气（使用真空泵）的整个体积，以确保袋子完全缺氧。确保最终填充后关闭气包的阀。重复此步骤与第二气包，但脱气后关闭阀门（ 即让它空）。
注：N 2 / CO 2气体填充包将依次通过泵送至增大顶部空间容积补偿由于介质损耗被连接到介质瓶。所述N 2 / CO 2冲洗，但空气包，将在后面以允许气体顶部空间逸出由于增加喷液量被连接到放电瓶。 - 插入T.他丁基胶塞（E.10 - 3.2.3节准备）为填充棉无菌玻璃注射器（E.8 - 3.6节准备）。
- 将填充和封闭瓶子中（E -准备在第1节 ）的实验台上制动器为中型瓶（E.2）旁边， 并准备塞子连接到使用以下过程中的介质瓶：
- 通过用软管夹关闭相应的橡胶管（E.5）关闭N 2 / CO 2气体流入毛细管（E.3）。
- 轻轻地把丁基胶塞关中等瓶挂消毒棉-filled注射器弯曲，长的金属针（1毫米×140毫米）插入瓶颈与N 2 / CO 2（50毫巴）冲洗顶空媒体瓶（比较亨盖特与梅西17）。
- 改变注射器（先前用于冲洗顶部空间）到一次性针的长的金属针（0.9毫米×45毫米;广泛使用的），并注射到塞子以冲洗介质瓶子的顶部空间用N 2 / CO的2。
- 确保在气体注射器（E.8 -组装在第5.10）的开口端有气体的微小流出连接到所述介质瓶的塞子。冲洗介质瓶（E）和至少4分钟，在玻璃注射器（E.8）的顶部空间。
注意：如果需要，打开为了在针的开口端，以保持气体的流出再次顶部空间气体交换面板的除气针（C.6）。
- 迅速打开气包的阀并轻轻压在袋以冲洗管和气体包的连接器保持的N 2 / CO 2的外流。
- 一旦过压从培养基瓶释放时，气体包（gp.3）的连接器快速地连接到玻璃注射器（E.8）的相应连接器。
- 打开气包的阀（GP）连接到排出瓶（G），以允许空气被释放到气体包而放电瓶填充有流出介质。
6.接种细菌入列
注意：对于非生物控制实验则跳过此步骤。
- 由于细胞培养物将被直接注射到通过沿列侧的主取样口的丁基橡胶瓶塞列，确保已制备了六个注射器与该足够长以达到塔体的中心针。
- 消毒在柱（A.3）与乙醇溶液（80％）的六个主取样口的丁基橡胶瓶塞的外侧。
- 有血清瓶培养接种准备（第2节准备），并通过燃烧乙醇的解决方案几滴消毒丁基橡胶瓶塞。以文化的一个等分冲洗前用无菌N 2 / CO 2注射器。取1毫升邻F中的缺氧细胞溶液，并将其注入到塔的通过主取样口（A.3）的丁基橡胶塞的中心。
注意：根据细菌生长，可能有必要在滞后相对于细胞生长和发展的第一天以调整排气速度（甚至停止泵送），以防止培养物被洗出。
7。采样
注意：为了收集穿过该列内部开发的化学梯度的样品，有必要从之前更深端口的顶部取样口开始采样，因为体积损失发生。请务必保持无菌条件（ 例如，通过内本生灯40厘米或在层流罩的工作）。
- 收集的首批样品接种后24小时。冲洗将用于进行采样用无菌n中的注射器2 / CO 2，以避免氧气注入山mpling端口（D）。确保采样前用N 2 / CO 2填充针筒。
- 快速去除塑料盖（ 草 ），然后将采样注射器插入管接头（D.5）。保持注射器和管接头之间小的差距。从注射器释放气体和冲洗用N 2 / CO 2的管连接器。
- 牢固注射器连接管接头。取下夹子（ 草 ），并开始服用约1毫升样品。
- 图纸样品后和取出注射器之前，请安装夹具（ 草 ）。然后取出采样注射器，坚决与相应的塑料盖（ 草 ）关闭管接头（D.5）。
- 立即重复步骤7.1-7.3从每个端口采样。
- 收集下一组样品，每24小时。
注意：对于在不同的时间步长的其他样本，它必须除去一个小点样品的'mount（ 例如 ，0.2-0.4毫升）最初样品之前可以采取，为了除去采样管内残留的介质，并从该柱内实现代表性样品。
8.分析方法
- 氧气量化：
注意：流通介质和塔的顶部空间内的氧浓度进行定量非侵入性和非破坏性使用光学氧传感器和0.5×0.5厘米（所谓的光极）氧敏感荧光箔补丁，沿着胶粘使用硅胶（A.6）塔的内玻璃壁。它被保证了氧敏感箔修补程序都是铁物种不敏感，以实现可靠的读数。- 确保与对于在列中使用的光极的相应校准参数来校准的计算机软件。光学氧传感器配有一个特定的校准离子的测量使用一个相应的PC控制光纤氧计。
- 开始测量，并照顾以直角到正在胶合塔的透明玻璃壁内的氧敏感箔以保持氧计的聚合物光纤。
- 重复测量整个列的每一个O 2测量点。
- 的Fe（II）和含水样品的总Fe分析：
- 因为铁（Ⅱ）迅速被空气中的氧在中性pH氧化，立即稳定在1M HCl溶液为水溶液的Fe（II）的量化的液体样品。为1:1的最终样品体积毫升混合0.5毫升用0.5ml 2M的盐酸液体样品。
- 30分钟温育用羟胺盐酸盐的1M HCl稳定样品的等分试样（10％重量/体积，在1M HCl中）后量化总Fe。该试剂降低所有的Fe（III）与Fe（Ⅱ），然后可以通过菲洛嗪测定来定量
- 使用微量滴定板读数器执行菲洛嗪测定。测量吸光度在562nm处的波长。确保有可检测的Fe（Ⅱ）和总铁浓度的范围内的标准。
注意：如果该液体试样中的Fe浓度超过标准校准，有必要稀释用1M HCl稳定样品。- 由总Fe和Fe（II）之间的差计算的Fe（III）的浓度。
- 使用微量滴定板读数器执行菲洛嗪测定。测量吸光度在562nm处的波长。确保有可检测的Fe（Ⅱ）和总铁浓度的范围内的标准。
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Representative Results
对照实验
非生物控制实验（10天）表现出一致的低浓度的氧（O 2 <0.15毫克/升）与铁（Ⅱ无显著波动）-profile整个涌水柱。析出物的形成（大概的Fe（III）（oxyhydr-）氧化物）在介质中贮存，并在整体的Fe（Ⅱ）浓度为500μM，以440μM的贯通连接的轻微下降超过10天表明一些氧气扩散橡胶制（ 例如 ，E.6; gp.1 图 1）22在这个实验中，该被合理达到最低氧浓度分别为≤0.15毫克/升，并在范围为敏感氧量化和上述的检测极限。 0.03毫克/升。低于0.15毫克/升氧值是第r本文emainder称为“缺氧”。
生物实验
可见参数，细胞生长，并在水柱变化
在接种前第0天无沉淀物可见（ 图 2 的A）。这表明柱被正确设置，并且没有氧气存在（比较图 3 的A），可能导致的Fe（Ⅱ）的氧化和Fe的形成（Ⅲ）沉淀。其结果，因为它是在图4A中的曲线所示的铁（II）的浓度在整个上升流水柱保持恒定。 图 2 示出了光梯度缩小到内上部6厘米由列气缸中使用玻璃珠基质水柱。
接种后水柱84小时的顶部2.0厘米内的绿色颜色表示蓝藻（ 图 2 B）中的生长。在-3厘米的深度（由箭头在图 2 B中突出显示）的显着浅橙色带 绿光波段以下是由于分子氧的Fe（II）氧化过程中形成的铁沉淀物，由蓝藻生产。类似沉淀物也对水柱表面可见。接种（ 图 2 B）后形成的水柱表面84小时淡橙色泡沫表明蓝藻生产O 2的。据推测形成水柱的表面上，由于氧是在脱气的析出物表面。残留的Fe（Ⅱ）在该表面最终被氧化，形成于玻璃珠基质沉淀。
氧分压差
在接种前在第0天，初始O 2浓度在液体介质中进行了测定。 图 3A清楚地表明，在整个水柱为O 2的浓度为始终低于存在于所述对照实验的浓度。接种前的O 2 -浓度从未超过0.13毫克/ LO 2（O 2 = 平均值 ±0.099 0.002毫克/升）值。这表明柱被缺氧之前接种。
图 3 B在增加了O 2的浓度接种后的蓝藻84小时。此，与可见绿色生物量（ 图 2 B）中沿与光合生产和O 2的列中的积累是一致的。后84小时的氧气浓度为-0.5厘米水柱表面下的深度达到最大浓度为O 2 = 29.87毫克/升。在图 3中B中的O 2的值表明该O 2的水平总是高于背景浓度在水柱（O 2> 0.15毫克/升）内的上8.5厘米。明显高的 O 2浓度（> 0.50毫克/升）从-0.5到-5.5厘米深度水柱表面下方检测。低浓度O 2≤0.15毫克/升低于-10.5厘米深处，与O 2的最小测量值一起 = 0.09毫克/升在-20.5厘米的深度指示采取这些Ë区域是缺氧。
的Fe（II）的梯度
图 4 示出了铁（Ⅱ）的浓度在第0天，在接种前用蓝藻，在整个水柱常数与Fe的平均浓度（Ⅱ） 平均 = 282.6±6.8微米。在第0天的介质容器浓度的Fe（Ⅱ） 水库 = 320.4±11.6微米。
接种蓝藻中Fe（Ⅱ）浓度在水柱内上部9厘米大幅度下降后84小时。 图 4 的B显示一个不同的Fe（Ⅱ）的梯度，其中的Fe的浓度（Ⅱ）降低到的顶表面水柱。然而，铁（II）的仍处于水柱的表面上可检测的。钍 È最低的Fe（Ⅱ）浓度检测是直接下方的液体介质表面上的-0.9厘米的深度。的Fe（II）的浓度随深度的增加选自Fe（II）的 = 9.9±2.8微米在-0.9厘米成Fe（II）的 = 258.6±3.1μM在-8.9厘米深，形成一个陡峭的正的线性的Fe（II）梯度深度（[铁（II）D =（D + 1.278）∙0.031 -1; D：深度（厘米） ; R 2 = 0.9694）限定于上6.8厘米。在下面-9厘米深度的液体介质区域保持明显恒定，并显示在其浓度为铁无显著减少（Ⅱ）相比，其为铁（II）在第0天初始值（t检验; P> 0.05）。
图 1。概略实验设置。对于项目的字母数字代码是指表2中列出的部件。HREF =“https://www.jove.com/files/ftp_upload/54251/54251fig1large.jpg”目标=“_空白”>点击此处查看该图的放大版本。
图 2。在玻璃珠基质明显的变化在整个前柱筒和接种后的蓝藻84小时。粉红色方块是氧传感器。 （A）关闭了在接种前设置列高6厘米。液体填充柱呈现出可见光梯度。玻璃珠基质变窄可见光梯度高6厘米 （B）关闭了接种后上6厘米84小时。绿色表示可见的生物量，在光强度最高的塔顶致密。箭头指向一个依稀可见的橙色带，这是由于铁的形成（三）由于由蓝藻产生的分子O 2的Fe（II）氧化沉淀。上水柱表面的顶部依稀可见橙色泡沫表示的Fe（III）也沉淀在那里。 O 2除气通过表面使铁发泡（III）沉淀。填充柱缸（C）概述。蓝藻的生长可见仅限于由于有限的光可用性深度高4厘米请点击这里查看该图的放大版本。
前水柱和 接种蓝藻。零厘米为在y轴深度后 84 小时 之内 。图 3. 氧气轮廓指示水coluMN表面。对于深度正值指液体介质水平之上的顶部空间，而负值表示水柱内深处。注意对数标度上的x轴线O 2的浓度。垂直虚线指示用于缺氧条件（O 2≤0.15毫克/升）的阈值。 接种前（A）氧气简介[0H]。对于O 2值均低于不停0.13毫克/升整个水柱。 （B）氧气剖面接种后84小时。 O 2高于0.5毫克/升的水塔上部5.5厘米。 O 2浓度比上述-8.5厘米深的区域背景浓度（≥0.15毫克/升，虚线）高。更深层次的领域是缺氧与O 2≤0.15毫克/升。 请点击此处查看该图的放大版本。 
前水柱和 接种后的蓝藻 84 小时 之内 图 4 的Fe（II）简介 注 ：误差线代表从铁试剂检测一个样本的三次测量推断技术复制。 （A）的Fe（II）简介[0H]接种前。为铁（II）的值分别在整个水柱常数与铁的平均值（Ⅱ） 平均 = 282.6±6.8微米。变化从单个样品的Fe（II）quantifications铁（II）的个人资料的结果。样品一式三份的Fe（II）的量化可能会导致较小的变化。 （B）的Fe（II）的个人资料在接种后84小时。明显降低的Fe（Ⅱ）的浓度在水柱内上部6.8厘米。的Fe（Ⅱ）低于-8.9厘米深度值表现出更高的铁（II）的浓度没有显著从最初的Fe（II）值与接种前蓝藻差异（t检验，P <0.05）。 请点击此处查看该图的放大版本。
| 设备 | 数量 | 商品描述 | 详细信息 | ||
| 牌 | 订单号。 | 参考ADRESS | |||
| 1 | Widdel烧瓶（5L） | 奥克斯 | 110015 | labor-ochs.de | |
| 2 | 玻璃瓶（5L） | Rotilabo | Y682.1 | carlroth.com | |
| 3 | 玻璃移液管（5毫升） | 51714 | labor-ochs.de | ||
| 1 | 0.22微米Steritop滤波器单元（0.22微米聚醚砜膜） | 密理博 | X337.1 | carlroth.com | |
| 为0.5m 2 | 铝箔 | - | |||
| 供应 | - | N 2 -手套箱（100％N 2） | - | ||
| - | N 2 / CO 2 -气体（90/10，体积/体积; 50毫巴） | - | |||
| 1 | 无菌鲁尔锁玻璃注射器，填充棉 | C681.1 | carlroth.com | ||
| 1 | 路厄锁不锈钢针头英寸（150毫米1.0毫米内径） | 201015 | labor-ochs.de | ||
| 化学制品 | 4.8大号 | MQ-水 | - | ||
| 5 L培养基解决方案 | 100克 | 氯化钠 | 433209 | sigmaaldrich.com | |
| 34克 | 硫酸镁 | 208094 | sigmaaldrich.com | ||
| 7.5克 | 氯化钙 | C4901 | sigmaaldrich.com | ||
| 1.25克 | 氯化铵 | A9434 | sigmaaldrich.com | ||
| 0.34克 | KH 2 PO 4 | P5655 | sigmaaldrich.com | ||
| 0.45克 | 溴化钾 | P3691 | sigmaaldrich.com | ||
| 3.3克 | 氯化钾 | P9541 | sigmaaldrich.com | ||
| 200毫升 | 缺氧的 Na 2 HCO 3 -buffer溶液（22毫米） | - | |||
| 15毫克 | 硒和钨酸盐溶液（补偿。Wu等人 2014年） | - | |||
| 5毫升 | 的 Na 2 S 2 O 3溶液（1M） | - | |||
| 2.5毫升 | 海洋光合有机体（MP）维生素溶液（补偿。Wu等人 2014年） | - | |||
| 5毫升 | MP微量元solution（补偿。吴等人 ，2014年） | - | |||
| 参考 | |||||
| 吴，W.，Swanner，ED也好，LK，Zeitvogel，F.，奥伯斯特，M.，潘，YX，及卡普勒，A.（2014）。影响前寒武纪的Fe（II）氧化 - 海洋不产氧光合的Fe（II）氧化剂Rhodovulum iodosum的生理和细胞相互作用的矿物表征。 FEMS微生物生态学，88（3），503-515。 | |||||
表 1 中制备设备清单，用品和化学品培养基的配制。
| 数量。 | 参考。 | 商品描述 | 详细信息 | ||||
| 对于 | 1 | （一个） | 玻璃圆筒 | Y310.1 | carlroth.com | *定制的玻璃制造工厂修改 | |
| 2克 | （A.1） | 玻璃棉 | 7377.2 | carlroth.com | |||
| 1.03大号 | （A2） | 玻璃珠（直径0.55 - 0.7mm）上 | 11079105 | biospec.com | |||
| 6 | （A.3） | 丁基橡胶瓶塞（直径1.2厘米） | 271024 | labor-ochs.de | |||
| 1 | （A.4） | 培养皿，玻璃（Ø8.0厘米） | T939.1 | carlroth.com | |||
| 40毫升 | （A.5） | 聚合物胶 | OTTOSEAL S68 | adchem.de | |||
| 11 | （A.6） | 光学氧传感器箔（氧分析，见下文） | - 根据要求 - | presens.de | |||
| 对于 | 4 | （B） | 中叶增生 | ||||
| 4 | （B.1） | 橡胶管英寸（35 mm 7 mm内径） | 770350 | labor-ochs.de | |||
| 4 | （B.2） | 鲁尔锁管接头（3.0毫米，鲁尔锁男= LLM） | P343.1 | carlroth.com | |||
| 4 | （B.3） | 鲁尔锁管接头（3.0毫米，鲁尔锁女= LLF） | P335.1 | carlroth.com | |||
| 4 | （B.4） | 橡胶管（25毫米，0.72毫米内径） | 2600185 | newageindustries .COM | |||
| 对于 | 1 | （C） | 顶空气交换板 | ||||
| 1 | （C.1） | 橡胶管（50毫米7毫米内径） | 770350 | labor-ochs.de | |||
| 2 | （C.2） | 路厄锁不锈钢针英寸（150毫米1.0毫米内径） | 201015 | labor-ochs.de | |||
| 2 | （C.3） | 路厄锁玻璃注射器（10毫升）中 | C680.1 | carlroth.com | |||
| 2克 | （C.4） | 松棉 | - | ||||
| 2 | （C.5） | 丁基橡胶瓶塞（直径1.75厘米） | 271050 | labor-ochs.de | |||
| 1 | （C.6） | 不锈钢针英寸（40毫米1.0毫米内径） | Sterican | 4665120 | bbraun.de | ||
| 1 | （C.7） | 路厄锁不锈钢针英寸（150毫米，1.5毫米内径） | 201520 | labor-ochs.de | |||
| （LLF） | 位置：鲁尔锁女connectoR部分的C.7 | ||||||
| 10毫升 | （C.8） | 聚合物胶 | OTTOSEAL S68 | adchem.de | |||
| 对于 | 1 | （D） | 采样口 | ||||
| 1 | （草） | 不锈钢针（120毫米，0.7毫米内径） | Sterican | 4665643 | bbraun.de | ||
| 1 | （草） | 橡胶管英寸（40毫米，0.74毫米内径） | 2600185 | newageindustries .COM | |||
| 2 | （草） | 热缩套管（35毫米3毫米内径缩小） | 541458 - 62 | conrad.de | |||
| 1 | （草） | 管夹 | STHC-C-500-4 | tekproducts.com | |||
| 1 | （D.5） | 路厄氏锁定管连接器（1.0毫米，LLF） | P334.1 | carlroth.com | |||
| 1 | （草） | 露儿锁塑料盖（LLM） | CT69.1 | carlroth.com | |||
| 对于 | 1 | （E） | 中瓶 | ||||
| 1 | （E.1） | 玻璃瓶（5L） | Rotilabo | Y682.1 | carlroth.com | ||
| 1 | （E.2） | 丁基橡胶瓶塞（用于GL45） | 444704 | labor-ochs.de | |||
| 1 | （E.3） | 不锈钢毛细管英寸（300毫米，0.74毫米内径） | 56736 | sigmaaldrich.com | |||
| 1 | （E.4） | 不锈钢毛细管（50毫米，0.74毫米内径） | 56737 | sigmaaldrich.com | |||
| 4 | （E.5） | 热缩套管（35毫米3毫米内径缩小） | 541458 - 62 | conrad.de | |||
| 2 | （E.6） | 橡胶管英寸（100毫米，0.74毫米内径） | 2600185 | newageindustries .COM | |||
| 1 | （E.7） | 路厄氏锁定管连接器（1.0毫米，LLF） | P334.1 | carlroth.com | |||
| 1 | （E.8） | 路厄锁玻璃注射器（10毫升）中 | C680.1 | carlroth.com | |||
| 1克 | （E.9） | 松棉 | - | ||||
| 1 | （E.10） | 丁基橡胶瓶塞（直径1.75厘米） | 271050 | labor-ochs.de | |||
| 1 | （E.11） | 不锈钢针英寸（40毫米，0.8毫米内径） | Sterican | 4657519 | bbraun.de | ||
| 对于 | 1 | （F） | 中型配电盘 | ||||
| 1 | （中一） | 路厄锁玻璃注射器（5ml）中 | <TD>C679.1 | carlroth.com | |||
| 1 | （F.2） | 丁基橡胶瓶塞（直径1.75毫米） | 271050 | labor-ochs.de | |||
| 2 | （F.3） | 不锈钢针英寸（40毫米，0.8毫米内径） | Sterican | 4657519 | bbraun.de | ||
| 2 | （F.4） | 橡胶管英寸（40毫米，0.74毫米内径） | 2600185 | newageindustries .COM | |||
| 对于 | 2 | （G） | 放电瓶 | ||||
| 2 | （G.1） | 玻璃瓶（2L） | Rotilabo | X716.1 | carlroth.com | ||
| 2 | （G.2） 丁基橡胶瓶塞（用于GL45） | 444704 | labor-ochs.de | ||||
| 4 | （G.3） | 不锈钢毛细管（50毫米，0.74毫米内径） | 56736 | sigmaaldrich.com | |||
| 2 | （G.4） | 橡胶管（30毫米×0.74毫米ID） | 2600185 | newageindustries .COM | |||
| 2 | （G.5） | 橡胶管（100毫米×0.74毫米ID） | 2600185 | newageindustries .COM | |||
| 2 | （G.6） | 路厄氏锁定管连接器（1.0毫米，LLF） | P334.1 | carlroth.com | |||
| 1 | （G.7） | 鲁尔锁定3路连接器（LLF，2个LLM） | <TD>6134 | cadenceinc.com | |||
| 附加设备 | |||||||
| 1 | （L）的 | 光源 | 三星 | SI-P8V151DB1US | samsung.com | ||
| 1 | （P）的 | 蠕动泵 | ISMATEC | EW-78017-35 | coleparmer.com | ||
| 4 | （PT） | 抽水管（0.89 mm内径） | EW-97628-26 | coleparmer.com | |||
| 4 | （S1 / 2） | 不锈钢毛细管英寸（200 mm，0.74 mm内径） | 56736 | sigmaaldrich.com | |||
| 4 | （W3 / 4） | STAInless不锈钢毛细管（400毫米，0.74毫米ID） | 56737 | sigmaaldrich.com | |||
| 2 | （GP） | Supel惰性箔（的Tedlar - PFC）气包（10升） | 30240-U | sigmaaldrich.com | |||
| 同 | 2 | （gp.1） | 橡胶管（30毫米，6毫米ID） | 770300 | labor-ochs.de | ||
| 1 | （gp.2） | 路厄氏锁定管连接器（3.0毫米，LLM） | P343.1 | carlroth.com | |||
| 1 | （gp.3） | 路厄氏锁定管连接器（3.0毫米，LLF） | P335.1 | carlroth.com | |||
| 供应 | 2 | - | N 2 / CO 2 -气体管线（90/10，体积/体积; 50毫巴） | - | |||
| 2 | - | 气密注射器（20毫升）中 | C681.1 | carlroth.com | |||
| 1 | - | 本生灯 | - | ||||
| 1 | - | 光纤氧仪氧气量化 | Presens | TR-FB-10-01 | presens.de | ||
| 1 | - | 真空泵 | - | ||||
| 1 | - | 硅胶胶水氧光极 | Presens | PS1 | presens.de | ||
| - ：项目标有破折号（ - ），一般可并没有像pecific项目 | |||||||
表 2. 列设置。数量，字母数字编号和项目说明设备进行实验装置。
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Discussion
在寒武纪海洋微生物群落受到管制，或修改为，他们的活动的结果和当时的地球化学条件。在解释BIF的起源，研究人员推断一般微生物的基础上，沉积或BIF的地球化学特征， 例如 ，史密斯等人 23和约翰逊等人 24的存在或活动。现代生物在有地球化学类似物古环境现代环境的研究也是一个有价值的方法， 例如，克罗等人 11和Koeksoy 等。14。第三种方法是利用微生物在模拟发生在寒武纪海洋过程工程实验室系统， 如 Krepski 等。25。这种类型的方法可用于检测特定的假设，并去除化学或生物学因素可能存在在现代系统中，但不前寒武纪海洋（如水生植物和动物）的一部分。因此，我们提出了一个动态的，实验室上升流系统，其中的（氰基）的细菌以及它们对所得地球化学型材影响的活性可控制的实验室条件下进行评估证明的概念的方法。我们的列可以被用来测试对生物体和促进BIF的沉积过程，并保留在BIF的生物信号的假设。
我们优化了该列设置的协议，这样装配是可以理解的，容易传导的。然而，在协议的一些步骤需要认真解决的，最好与辅助人员的帮助下进行的。特别是，需要将，以避免与氧介质溶液的污染迅速地进行介质瓶到塔筒连接。非无菌实验室条件下，使用未经消毒的设备或工作的，将导致我n中的实验和不可靠的结果的污染。因此，这是绝对必要的，以消毒的设备和维持无菌条件（在层流罩或40厘米旁边本生灯工作），同时设置了实验和收集样本。此外，柱的材料的一些物理化学参数引起了在塔实验长时间建立的化学变化。这是由橡胶管部分似乎对氧的扩散系数是高到足以显著影响介质容器瓶和导致的Fe（Ⅱ）的氧化和矿物沉淀在培养基溶液。的非生物消费> 10％的Fe（Ⅱ），由于非生物实验10天以上（比较： 代表性结果 ）中沉淀需要被考虑为将来的长期实验。这是在目前的研究中所使用的光源产生的高6厘米以内一下降流光梯度列。的光的光谱覆盖叶绿素a和b的光合活性波长在聚球藻 ，并使其生长和光合活性。实际上，光的来源是关于由于两个光养生物的最重要的参数之一，光质量和数量可以高度影响光养细菌11,13。波长和光谱范围，也考虑到前寒武纪期间较高的紫外线辐射，变化可能会进一步允许见解光依赖的生物地球化学反应。在轻培养实验中，我们注意到，光通过该柱的玻璃壁进行的，通过取样端口，并在塔的底部发光。对于以后的实验中，玻璃在塔的顶部应通过非光传导玻璃器皿代替。光梯度必须在模拟的建立来衡量，因为是测量中的光线渐变的不容易和廉价的方式封闭柱系统可用。我们假设在在光的最大穿入深度时间显著变化，由于通过细胞和矿物质的光的吸收。在实验过程中测量在原位光梯度将是为未来的实验的兴趣。在玻璃珠基质和来自外部的散射光的量化中使用的光散射珠可能是随时间量化一定的深度上的相对光可用性的可能性。进一步的改进将包括不需要被胶合的盖，但可以容易地连接，并与一个凸缘并包围钳除去。一个4点的介质的供应和排出口将导致塔中的更均匀的流场。液体样品主取样口的窄的定位将导致一个更高的分辨率在塔中的生物学和地球化学梯度的采样。
尽管如此，第一次结果证明Ð，垂直流过柱可以被视为适当的实验装置来调查在上升流系统微生物过程和地球化学变化。我们认为此列作为原型来证明系统的整体功能。此外，我们的结果验证广泛持有的假设，模拟结果和推论沉积地球化学氧和Fe（II）结果之间的chemocline如果蓝藻中存在的Fe（II）丰富的上涌系统20。在接种前的缺氧条件反映蓝藻或能够氧光合作用的有机体定植前寒武纪海洋。在地表水的氧气的上升，上升流的Fe（Ⅱ）被氧化和沉淀的Fe（Ⅲ）的矿物，如BIF 26 .The建立chemocline和矿物形成的沉积过程中发生的可进行评估，以推断地球化学流程转换为更大规模的环境秒。然而，对于扩大该评价结果自然（古代）的环境中，额外的物理过程，需要考虑。平流侧向传送，例如，可能会干扰建立一个chemocline的，无异于地表水风致动荡。
液体样品从铁（Ⅱ），总Fe测量，以及非侵入性的 O 2定量水柱提取能够追踪以简单，快速和可靠的方式将这些化学物质之间的反应前的演变。从非生物控制实验设置列取样的低铁（III）的浓度明确表明，虽然发生在媒体瓶子一些氧化，列本身是密闭的外部O 2涌入。此外，这些结果表明，我们的采样协议维持缺氧样品的Fe（II）的定量。列experimen期间没有记录在pH值的变化T和可能对铁形态的主导作用。然而，目前流通系统是由22毫米的NaHCO 3，其与在顶部空间缺氧的 N 2 / CO 2气氛中平衡，并允许保持circum中性pH为至少84小时的缓冲。然而，pH值的原位数量可能完全了解潜在的长期运行实验地球化学过程和推断（古）开放式海洋系统的重要参数。玻璃珠矩阵，用于稳定柱缸中的建立地球化学梯度，导致铁沉淀在水柱的地下积聚。我们推测这种积累的沉淀物不会对我们的84小时实验主导作用。然而，降解生物量可能诱导于导致铁循环铁沉淀物的氧化还原过程。这需要有关潜在的长期（<84小时）的实验加以考虑。事实上，光诱导铁氧化还原循环和铁向二价铁池释放可以观察到，并在重复的长期（21天）的实验（吴W.，Maisch，M.，卡普勒，A.，潘，量化Y. ，＆Swanner，ED光化学的Fe（III）还原在太古氧绿洲稳定的Fe（Ⅱ）。 地质。（在制备））。
未来列实验将在培养基中组合物二者结合各种微生物和变化。这允许了前寒武纪海洋的改造过程中代表不同阶段不同环境条件下的模拟。例如，硅石可以添加到培养基中，模拟的0.67至2.2毫中呈现的前寒武纪海水27的浓度。此外硫酸盐在介质溶液的浓度可以改变，以解决前寒武纪海水的组合物的变化。培养介质的变化可能会影响在physiology和在水中19栏是当前列设置允许我们在原位调查地球化学型态微生物效果。除此之外，预期的实验将涉及更复杂的微生物群落，如光养的Fe（Ⅱ）-oxidizing细菌（ 例如，卡普勒等 ）28，微需氧的Fe（Ⅱ）-oxidizing细菌（ 例如 ，Krepski 等人 ）29和蓝藻。列实验将有助于梳理出这些微生物过程中的条状铁层沉积个人缴费。不过，对于解释和推断古代（现代）环境需要非常小心的。垂直的Fe（II）的通量，一个透光区光梯度，缺氧气氛和蓝藻：该模拟中只在当前研究模型的潜在前寒武纪涌海洋水柱的基本特征的微生物的栖息地。在广告DITION，在人工上升流系统的条件可能有利于蓝藻的生长，由于恒定的温度和24小时光照条件下潜在地导致较高的O 2的生产速率，而升高的O 2的浓度随后导致更高的Fe（II）氧化率。因此，目前的研究可能不被解释为一个实验适合所有关于BIF起源假说。
尽管如此，设置允许各种地球化学过程的现场调查和一定的边界条件（光照条件，培养基成分，通量）的变化和仿真。单参数和地球化学相互作用的实验室控制条件下的量化可能会给见解古代和现代的环境。此外，列系统让我们来测试对地球化学条件如何被调控的微生物活性的假说。例如，它已被假设ð在寒武纪上升流系统中的高铁（II）的浓度可能只有有限的光合放氧生产，由于铁（II）的阳光照射，氧化环境20的毒性。将来的调查将另外结合化学通量和容积率，允许在人造水柱反应动力学的定性和定量的化学计量计算中。那么单个的观察数据将与评估个人的环境模拟模型。同列成立，我们现在能够调查表示海洋地球早期情况20 原位上升流系统（氰基）细菌的直接压力应对高铁（II）和光的通量。列也可以用于沿一个上升流系统，其中铁（II）的被氧化（ 如，Czaja 等测试关于由微生物活性产生的地球化学签名假设，例如铁同位素组合物的进化人）中30。此外，稳定的列中的化学梯度的玻璃珠可以与沙子或沉积物来代替。因此，也可以用于可能在由微生物（ 例如，梅尔顿等人 ）31人居住的海洋或淡水沉积物开发地球化学梯度的模拟应用此列。
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Disclosures
作者什么都没有透露。
Acknowledgments
马克诺德霍夫协助管道连接的设计和实施。艾伦司徒卢威帮助选择和购买二手设备。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Widdel flask (5 L) | Ochs | 110015 | labor-ochs.de |
| Glass bottles (5 L) | Rotilabo | Y682.1 | carlroth.com |
| Glass pipettes (5 ml) | 51714 | labor-ochs.de | |
| 0.22 µm Steritop filter unit (0.22 µm Polyethersulfone membrane) | Millipore | X337.1 | carlroth.com |
| Aluminum foil | |||
| Sterile Luer Lock glass syringe, filled with cotton | C681.1 | carlroth.com | |
| Luer Lock stainless steel needles (150 mm, 1.0 mm ID) | 201015 | labor-ochs.de | |
| NaCl | Sigma | 433209 | sigmaaldrich.com |
| MgSO4 | Sigma | 208094 | sigmaaldrich.com |
| CaCl2 | Sigma | C4901 | sigmaaldrich.com |
| NH4Cl | Sigma | A9434 | sigmaaldrich.com |
| KH2PO4 | Sigma | P5655 | sigmaaldrich.com |
| KBr | Sigma | P3691 | sigmaaldrich.com |
| KCl | Sigma | P9541 | sigmaaldrich.com |
| Glass cylinder | Y310.1 | carlroth.com | |
| Glass wool | 7377.2 | carlroth.com | |
| Glass beads (ø 0.55 - 0.7 mm) | 11079105 | biospec.com | |
| Butyl rubber stopper (ø 1.2 cm) | 271024 | labor-ochs.de | |
| Petri Dish, glass (ø 8.0 cm) | T939.1 | carlroth.com | |
| Polymers glue | OTTOSEAL S68 | adchem.de | |
| Optical oxygen sensor foil (for oxygen analysis, see below) | – on request – | presens.de | |
| Rubber tubing (35 mm, 7 mm ID) | 770350 | labor-ochs.de | |
| Luer Lock tube connector (3.0 mm, Luer lock male = LLM) | P343.1 | carlroth.com | |
| Luer Lock tube connector (3.0 mm, Luer lock female = LLF) | P335.1 | carlroth.com | |
| Rubber tubing (25 mm, 0.72 mm ID) | 2600185 | newageindustries.com | |
| Rubber tubing (50 mm, 7 mm ID) | 770350 | labor-ochs.de | |
| Luer Lock stainless steel needle (150 mm, 1.0 mm ID) | 201015 | labor-ochs.de | |
| Luer Lock glass syringe (10 ml) | C680.1 | carlroth.com | |
| Loose cotton | – | ||
| Butyl rubber stopper (ø 1.75 cm) | 271050 | labor-ochs.de | |
| Stainless steel needle (40 mm, 1.0 mm ID) | Sterican | 4665120 | bbraun.de |
| Luer Lock stainless steel needle (150 mm, 1.5 mm ID) | 201520 | labor-ochs.de | |
| position: Luer Lock female connector part at C.7 | |||
| Polymers glue | OTTOSEAL S68 | adchem.de | |
| Stainless steel needle (120 mm, 0.7 mm ID) | Sterican | 4665643 | bbraun.de |
| Rubber tubing (40 mm, 0.74 mm ID) | 2600185 | newageindustries.com | |
| Heat shrink tubing (35 mm, 3 mm ID shrunk) | 541458 - 62 | conrad.de | |
| Tube clamp | STHC-C-500-4 | tekproducts.com | |
| Luer Lock tube connector (1.0 mm, LLF) | P334.1 | carlroth.com | |
| Luer Lock plastic cap (LLM) | CT69.1 | carlroth.com | |
| Glass bottle (5 L) | Rotilabo | Y682.1 | carlroth.com |
| Butyl rubber stopper (for GL45) | 444704 | labor-ochs.de | |
| Stainless steel capillary (300 mm, 0.74 mm ID) | 56736 | sigmaaldrich.com | |
| Stainless steel capillary (50 mm, 0.74 mm ID) | 56737 | sigmaaldrich.com | |
| Shrink tubing (35 mm, 3 mm ID shrunk) | 541458 - 62 | conrad.de | |
| Rubber tubing (100 mm, 0.74 mm ID) | 2600185 | newageindustries.com | |
| Luer Lock tube connector (1.0 mm, LLF) | P334.1 | carlroth.com | |
| Luer Lock glass syringe (10 ml) | C680.1 | carlroth.com | |
| Loose cotton | – | ||
| Butyl rubber stopper (ø 1.75 cm) | 271050 | labor-ochs.de | |
| Stainless Steel needle (40 mm, 0.8 mm ID) | Sterican | 4657519 | bbraun.de |
| Luer lock glass syringe (5 ml) | C679.1 | carlroth.com | |
| Butyl rubber stopper (ø 1.75 mm) | 271050 | labor-ochs.de | |
| Rubber tubing (40 mm, 0.74 mm ID) | 2600185 | newageindustries.com | |
| Glass bottle (2 L) | Rotilabo | X716.1 | carlroth.com |
| Butyl rubber stopper (for GL45) | 444704 | labor-ochs.de | |
| Stainless steel capillary (50 mm, 0.74 mm ID) | 56736 | sigmaaldrich.com | |
| Rubber tubing (30 mm x 0.74 mm ID) | 2600185 | newageindustries.com | |
| Rubber tubing (100 mm x 0.74 mm ID) | 2600185 | newageindustries.com | |
| Luer Lock tube connector (1.0 mm, LLF) | P334.1 | carlroth.com | |
| Luer Lock 3-way connector (LLF, 2x LLM) | 6134 | cadenceinc.com | |
| Light source | Samsung | SI-P8V151DB1US | samsung.com |
| Peristalic pump | Ismatec | EW-78017-35 | coleparmer.com |
| Pumping tubing (0.89 mm ID) | EW-97628-26 | coleparmer.com | |
| Stainless steel capillary (200 mm, 0.74 mm ID) | 56736 | sigmaaldrich.com | |
| Stainless steel capillary (400 mm, 0.74 mm ID) | 56737 | sigmaaldrich.com | |
| Supel-Inert Foil (Tedlar - PFC) gas pack (10 L) | 30240-U | sigmaaldrich.com | |
| Rubber tube (30 mm, 6 mm ID) | 770300 | labor-ochs.de | |
| Luer Lock tube connector (3.0 mm, LLM) | P343.1 | carlroth.com | |
| Luer Lock tube connector (3.0 mm, LLF) | P335.1 | carlroth.com | |
| Gas-tight syringe (20 ml) | C681.1 | carlroth.com | |
| Bunsen burner | – | ||
| Fiber optic oxygen meter for oxygen quantification | Presens | TR-FB-10-01 | presens.de |
| Vacuum pump | – | ||
| Silicone glue for oxygen optodes | Presens | PS1 | presens.de |
References
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