Summary
Мы моделировали докембрийскую железистых системы морских апвеллинга в лабораторном вертикального проточного колонны. Цель состояла в том, чтобы понять , как геохимические профили O 2 и Fe (II) развиваться как цианобактерии производят O 2. Результаты показывают создание хемоклине за счет Fe (II) окисления фотосинтетически производства O 2.
Abstract
Традиционная концепция для осаждения некоторых докембрийских железистых формаций (БИФ) исходит из предположения , что двухвалентное железо [Fe (II)] апвеллинга из гидротермальных источников в докембрийской океане был окисляется молекулярным кислородом [O 2] производится цианобактерий. Древнейшие BIFS, депонированные до Великой Окисление Event (ГЭ) около 2,4 миллиарда лет (GY) назад, могли образоваться путем прямого окисления Fe (II) с аноксигенных photoferrotrophs в бескислородных условиях. В качестве способа тестирования геохимические и минералогические образцы, которые развиваются при различных биологических сценариев, мы разработали 40 см в длину вертикального проточную колонку для имитации бескислородной Fe (II) -Rich морская система восходящих представитель древнего океана на лабораторном масштабе , Цилиндр был упакован с пористой матрицей стеклянных шариков для стабилизации геохимических градиентов, а также жидкие образцы для железа количественной оценки могут быть приняты по всей толще воды. Растворенный кислородобнаружено неинвазивно с помощью optodes извне. Результаты биотических экспериментов, которые участвуют апвеллинга потоки Fe (II) из нижней части, отдельного светового градиента от верхней части, и цианобактерий, присутствующих в толще воды, показывают четкие доказательства для формирования Fe (III) минеральные осадки и развитие хемоклине между Fe (II) и O 2. Этот столбец позволяет проверять гипотезы для формирования BIFS путем культивирования цианобактерии (и в будущем photoferrotrophs) в смоделированных морских докембрийским условиях. Кроме того, мы предполагаем, что наша концепция столбец допускает для моделирования различных химических и физических средах - в том числе мелких морских или озерных отложений.
Introduction
Докембрия ( от 4,6 до 0,541 Гр назад) атмосфера наблюдалось постепенное нарастание фотосинтетически производства кислорода (O 2), возможно , перемежается шагом изменения в так называемой "Великой Окисление Событие" (ГЭ) приблизительно 2,4 Гр назад, и снова в неопротерозое ( от 1 до 0,541 Гр назад) в качестве атмосферного O 2 приблизились современные уровни 1. Цианобактерии являются эволюционные остатки первых организмов , способных к фотосинтезу кислородный 2. Геохимические данные и модельные исследования подтверждают роль мелких прибрежных сред в укрывательстве активных сообществ цианобактерий или организмов , способных кислородный фотосинтез или оксигенных фототрофов, создавая локальные оазисы кислорода в поверхности океана ниже преимущественно бескислородной атмосфере 3-5.
Осаждение железистых формаций (BIFS) из морской воды в течение докембрия пункта до железа (II) (Fe (II)) в качестве основного геохимической Constituent морской воды, по крайней мере локально, во время их осаждения. Некоторые из крупнейших BIFS являются глубоководные отложения, образуя от континентального шельфа и склона. Количество Fe осаждается несовместим с точки зрения баланса масс с преимущественно континентальной (т.е., выветривание) источника. Таким образом, большая часть Fe , должно быть поставлено из гидротермальной мафической или ультрамафит морского дна коры 6. Оценки скорости железа осаждается подвесным прибрежной среды согласуются с Fe (II) , подаваемая на поверхности океана с помощью апвеллингом 7. Для того, чтобы Fe к перевозке в восходящих токов, должен был присутствовать в восстановленном, подвижной форме - в виде Fe (II). Среднее состояние окисления Fe сохраняется в БИФ 2,4 8 , и как правило , считается , что БИФ сохраняют Fe откладываются в виде Fe (III), образующихся при апвеллингом Fe (II) , был окислен, возможно , кислородом. Поэтому, исследуя потенциальные механизмы окисления Fe (II) вдоль склона environmeNTS важно понять, как БИФ формируется. Кроме того, уточнены геохимические характеристики морских отложений определил, что железистые условия, в которых Fe (II) присутствует в бескислородной толще воды, были устойчивой чертой океанов на протяжении докембрия, и не может быть ограничено только время и место где БИФ были сданы на хранение 9. Поэтому, по крайней мере , двух миллиардов лет истории Земли, окислительно - восстановительные интерфейсы между Fe (II) и O 2 в неглубоких океанов, вероятно обычным делом.
Результаты многочисленных исследований используют современные сайты, которые являются химические и / или биологические аналоги различных особенностей докембрийском океана. Хорошим примером являются железистые озера , где Fe (II) устойчива и присутствует в поверхностных водах , освещенных солнцем в то время как фотосинтетическая активность ( в том числе цианобактерии) был обнаружен 10-13. Результаты этих исследований дают представление о геохимических и микробиологических характеристик для кислородной бескислородной / ЧОКruginous хемоклине. Однако эти сайты , как правило , физически расслаивается с небольшим количеством вертикального перемешивания 14, а не химических интерфейсов , происходящих в системе апвеллинга, и , как полагают, поддерживают большинство производства кислорода в докембрии 4.
Естественным аналогом исследовать развитие морской оазис кислорода под бескислородной атмосфере, и на (II) системы -богатой апвеллинга Fe в освещенной солнцем колонке поверхностных вод отсутствует на современной Земле. Поэтому, лабораторная система, которая может имитировать железистых зону апвеллинга, а также поддерживают рост цианобактерий и photoferrotrophs требуется. Понимание и идентификация микробных процессов и их взаимодействие с апвеллинга водной средой, которая представляет собой докембрийскую морской воды способствует пониманию и может дополнить информацию, полученную от рок-записи для того, чтобы полностью понять отличительные биохимических процессов на древней Земле. С этой целью, колонна лабораторного масштаба была разработана, в котором Fe (II) -богатой морской воды среда (рН нейтральный) закачивали в нижнюю часть колонны, и откачивают из верхней части. Освещение было представлено в верхней части, чтобы создать 4 см в ширину "фотическая зона", которая поддерживала рост цианобактерий в топ-3 см. Естественная среда, как правило, стратифицированной и стабилизируют физико-химические градиенты, таких как солености или температуры. Для стабилизации водной толщи на лабораторном масштабе, цилиндр колонна была упакована с пористой стеклянной дробью матрицы, которая помогла поддерживать создание геохимических моделей, которые развивались в ходе эксперимента. Непрерывный Н 2 / СО 2 поток газа был применен для промывки головное пространство колонны с целью поддержания бескислородной атмосферы отражающую океана до начала GOE 15. После того, как был создан постоянный поток Fe (II), цианобактерии были привиты по всей колонне, и их growtч контролировали с помощью подсчета клеток на образцах, снятых через порты отбора проб. Содержание кислорода регулируют на месте путем размещения чувствительных к кислороду optode фольг на внутреннюю стенку цилиндра , колонки и измерения были сделаны с помощью оптического волокна , из - за пределов колонны. Водный раствор Fe видообразование количественно путем удаления образцов из глубины с разрешением горизонтальных отверстиям для отбора проб и проанализированы с помощью метода Ferrozine. Эксперименты абиотические управления и результаты демонстрируют доказательство правильности концепции - что Лабораторный аналог древней водной толщи, сохраняется в отрыве от атмосферы, достижима. Цианобактерии росли и вырабатывали кислород, и реакции между Fe (II) и кислорода были разрешимы. При этом методология проектирования, подготовки, монтажа, исполнения и выборки такого столбца представлены наряду с результатами от 84 ч пробега колонны во время прививали с морской цианобактерии Synechococcus зр. PCC 7002.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Приготовление среда для культивирования
Примечание: Информация о необходимого оборудования, химикатов и расходных материалов для приготовления питательной среды приведены в Таблице 1 Italic буквенно - цифровые коды в скобках относятся к оборудованию , детализировано в таблице 2 и показаны на рисунке 1..
- Приготовьте 5 л морской фототроф (МП) среды (далее именуемых «среды») в соответствии с протоколом Ву и др. 16. Доводят рН до 6,8 с помощью бескислородной и стерильного 1 М HCl или 0,5 М Naco 3. В качестве источника Fe (II), добавляют 3,5 мл 1 М Аноксидное и стерильной FeCl 2 -ного раствора для достижения конечной Fe (II) концентрации 500 мкМ после фильтрации среднего раствора на следующем шаге.
- Храните носитель раствора при 5 ° С в течение 48 ч, чтобы осадить Fe (II) карбонат и фосфатные минералы. Fe (II) и Fe присоединения результаты минеральных осадков в рН изменение, поэтому повторно отрегулировать рН обратно до 6,8. Фильтр среды в бескислородной (100% N 2) перчаточного ящика через блок с фильтром 0,22 мкм. Разлить отфильтрованный среду в стерильный 5 л стеклянную бутылку (E.'1) внутри перчаточного ящика, и колпачок с стерильный бутиловый резиновой пробкой.
- Промывка верхнего пространства среды бутылки с N 2 / CO 2 (об / об, 90/10), вставив одну одноразовую иглу , соединенную с газовой линией в пробке, а вторую иглу , которая действует как вентиляционное отверстие. Убедитесь в том, чтобы изменить громкость Headspace 10 раз. Например, с постоянным потоком газа 10 мл / сек, промойте объем свободного пространства над продуктом в 50 мл в течение не менее 50 секунд (сравните Хангейт & Macy 17).
- Накройте среднюю бутылку (E) , который теперь готов к использованию с алюминиевой фольгой и хранить при комнатной температуре в условиях низкой освещенности для предотвращения фотоокисления Fe (II). Разрешить 3 дня средней подготовки.
2. Подготовка культуры
"> . Примечание:. Культура Synechococcus SP PCC 7002 , который используется в эксперименте колонке описывается как одноклеточные морских photoheterotrophic цианобактерий рода 18 она была предоставлена доктором М. Eisenhut (Институт биохимии растений, Университет Дюссельдорф, Германия) . Для данного исследования исходной культуры выращивали на среде бескислородных МП без дополнительного Fe (II).- Подготовьте 100 мл среды MP согласно протоколу , Ву и др. 16 но замещающего хлорид железа с 1 мл / л трехвалентного железа цитрата аммония при дозе 6 мг / мл.
- Под бескислородных условиях (перчаточном боксе, 100% N 2), дозировать среду в одну 120 мл стерильной сыворотки бутылки, колпачок с стерильной бутиловый резиновой пробкой и обжимной с алюминиевой крышкой. Изменение свободного пространства на N 2 / CO 2 (v / v, 90/10) (сравните Хангейт & Мэйси 17) и прививают с 5% от исходной культуры. В дальнейшем хранить культуру в светло-инкубаторе при 25 ° C и 600 люкс от Tungsten лампочки.
- Так как Synechococcus зр. PCC 7002 светочувствительная, после передачи, накрыть сыворотки бутылку с тонким бумажным полотенцем в течение первых 24 ч в течение светового инкубатора. Дайте культуре расти в течение 6-8 дней. Фотосинтетического активности будет приводить к окислению Fe (II) и Fe (II), не будет статическим для шкалы времени клеточного роста, поэтому передача культуры через 7 дней для поддержания Fe (II) в среде и клетки адаптированы к Fe (II).
- Монитор плотности клеток путем отбора проб для измерений оптической плотности (OD) измерений: плотность клеток (клеток / мл) культуры , может быть определена с помощью оптической плотности образца клеточной суспензии в фото-спектрометра при длине волны 750 нм 19. Линейная связь между OD 750 и прямых микроскопических подсчетов клеток культуры в логарифмической фазе будет определять абсолютную плотность клеток 20.
- Как только плотности клеток 10 8 клеток / мл достигается,обернуть сыворотки бутылку с алюминиевой фольгой, чтобы остановить производство кислорода в процессе фотосинтеза.
- Извлеките O 2 в суспензии клеток с использованием 0,22 мкм стерильный шприц - фильтр , прикрепленный к длинной (100 мм) одноразовой иглы , введенной в жидкую среду. Промойте свободное пространство и пузырь культуральной с N 2 / CO 2 в течение 5 мин (сравните Хангейт & Мэйси 17). Хранить образец в темноте до прививки в колонну.
3. Подготовка пунктов и отдельных частей для экспериментальной установки
Примечание: Информация о необходимом оборудовании для экспериментальной установки, количество и технические характеристики приведены в таблице 2. Части предметов , которые будут использоваться для экспериментальной установки готовятся заранее и индивидуально помечены с одного буквы (AG), перечисленных в таблице 2 и показаны как крупным планом на рисунке 1 а. Курсив буквенно - цифровые коды в скобках в протоколе относятся к оборудованию , детализировано в таблице 2 и показаны на рисунке 1.
- Для того чтобы подготовить порты для взятия проб (D) для колонки, закрывают порты с плотно закрывающейся бутилового резиновыми пробками (А.3). Вставьте одну стальную иглу из нержавеющей стали (D. ') в бутиловый резиновой пробкой. Убедитесь, что кончик иглы находится в центре колонны.
- Соедините иглу в резиновую трубку (Д.2) и герметизации соединения с термоусадочной трубки (D.3). Подключите другой конец трубки к небольшому коннектору Люэра блокировки трубки ( 'D.5), герметизировать соединение с термоусадочной трубкой (D.3) и крышку разъема трубки с соответствующей пластиковой крышкой (D.6) ,
Примечание: В зависимости от требуемого количества портов для отбора проб необходимо обеспечить один главный порт с различными портами для отбора проб - therefoповторно вставить иглы из нержавеющей стали (D.1) в косым углом в бутиловый резиновой пробкой.
- Соедините иглу в резиновую трубку (Д.2) и герметизации соединения с термоусадочной трубки (D.3). Подключите другой конец трубки к небольшому коннектору Люэра блокировки трубки ( 'D.5), герметизировать соединение с термоусадочной трубкой (D.3) и крышку разъема трубки с соответствующей пластиковой крышкой (D.6) ,
- Для подключения к средней и нагнетательный бутылок в колонну, модифицировать бутилкаучук стопперы следующие следующие шаги:
- Вставьте две капилляры из нержавеющей стали (Д.3, Д.4) в бутиловый резиновой пробкой (E.2). Подключите соответствующие резиновые трубки (Э.6) к этим капиллярам и герметизации соединения с термоусадочных трубок (Д.5).
- Добавить соединительную трубку (Е.7) к другому концу трубки более длинного капилляра (E.3) , а также зафиксировать этот разъем с термоусадочной трубкой (E.5).
- Соедините иглу из нержавеющей стали (E.11) к свободному концу другой трубы , прикрепленной к коротким капилляра (E.4), уплотнения соединений с термоусадочных трубок (Д.5), а затем вставьте другой конец игла из нержавеющей стали в меньшей бутиловый резиновой пробкой (Е.10). Вставьте две капилляры из нержавеющей стали (G.3) в большой бутиловый резиновой пробкой (G.2) и приложите соответствующие резиновые трубки (G.4; G.5). Подсоедините свободный конец короткой резиновой трубки (G.4) к средней выпускной бутылки капилляра (w2). Оборудуйте свободный конец длинной трубки (G.5) с разъемом небольшой трубки (G.6). Повторите эти шаги для того, чтобы подготовить другой бутиловый резиновой пробкой для второй бутылки разряда.
- Подготовьте пробку для распределительной панели среды (F), вставив две иглы из нержавеющей стали (Е.3) в бутиловый резиновой пробкой (F.2) для того , чтобы производить два медиа - питающие линии для столбца. Приложить резиновую трубку (F.4) для каждой из игл и соединить одной среды бутылки капилляр (с1) к одной из резиновых трубок, соответственно.
- Для того , чтобы подготовить железы для линии питания среднего (В), подключите один носителькапиллярной (с2) к соединителю небольшой трубки (Б.3) с резиновой трубкой (В.4). Повторите этот шаг для другой среды железы питания.
- Используйте больше среднего капиллярного разряда (w1) вместо того, чтобы подготовить железы для линии нагнетания среды и следовать за предыдущие шаги (сравните (B) на рисунке 1).
Примечание: Полезно маркировать входное и выходное отверстия с различными цветами ленты, чтобы помочь в правильной сборке.
- Используйте больше среднего капиллярного разряда (w1) вместо того, чтобы подготовить железы для линии нагнетания среды и следовать за предыдущие шаги (сравните (B) на рисунке 1).
- Соберите части для обмена газов в свободном пространстве панели (C), вставив два длинных люэровского иглы из нержавеющей стали (С.2) в резиновую трубку (C.1) и убедитесь в том , что кончики игл достигают 4 см внутри другого конец трубки. Заполните пробирку с полимерами клеем (С.8) и пусть сборочное высохнуть в течение не менее 6 часов.
- Неплотно заполнить два люэровского стеклянные шприцы (C.3) с хлопком (С.4).
- Отдельно готовят два бутиловый рубBER пробками (С.5), один с иглой из нержавеющей стали , вставленного (С.6) , а другой с нержавеющей стальной иглой (С.7). Не подключайте к стеклянным шприцам, пока.
- Подготовьте стеклянный шприц (E.8) , заполненный хлопковой (E.9) для последующего использования в соответствии со средой бутылки и газовой упаковке (ВОП).
- Соберите оборудование для газовой упаковке 10 л (ВОП), подключив резиновую трубку (gp.1) на клапан газового блока. Вставьте соединительную трубку (gp.2) в свободный конец резиновой трубки. Повторите эту процедуру для второй 10 л газовой упаковке.
4. Стерилизация колонны и оборудование
Примечание: В зависимости от свойств материала, оборудование стерилизуют одним из следующих трех способов:
- Стерилизовать оборудование из стекла с помощью сухой печи (180 ° C в течение 4,25 ч):
- Стерилизация оборудования для изготовления среды (см
- Стерилизация оборудования для колонны, созданной на второй стадии. Оберните стеклянные шприцы (С.3; E.8; F.1 - подготовлено в разделе 3) с алюминиевой фольгой и убедитесь , что соответствующие бутилкаучука пробки удаляются.
- Поместите стеклянные бусы (П.2) в стеклянном стакане и покрывают верхнюю часть с алюминиевой фольгой. Также покрывают прозрачную стеклянную пластину (А.4), 4 х больших разъемы трубки (В.2) и 3-ходовой разъем (G.7) с алюминиевой фольгой и печь-стерилизовать все.
- Стерилизация оборудования для изготовления среды (см
- Стерилизовать автоклавируемые пластмасс и жидкостей в автоклаве (120 ° С, 10 бар, 20 мин):
- На первой стадии, STErilize колбу Widdel со средой, раствор -буфера NaHCO 3 и 2 бутиловых резиновыми пробками для стеклянной бутылки объемом 5 л.
Примечание: бутилкаучука пробки сначала получают кипячением в сверхчистой воде в 3 раза, а затем автоклавируют в стеклянном стакане с небольшим количеством воды, покрытой алюминиевой фольгой. Влажные стопоры легче вставить в стеклянные бутылки. - На втором этапе стерилизовать оборудование для экспериментальной колонки создана. Для того, чтобы подготовить колонку для стерилизации в автоклаве, завернуть верхнее отверстие, мультимедийные отверстия подачи, средства массовой информации выпускные отверстия, а также свободного пространства вентиляционные с алюминиевой фольгой перед автоклавированием.
- Накройте порты для взятия проб (D.'5) с соответствующими пластиковыми крышками (D.'6) и убедитесь в том , чтобы удалить зажимы (д.4) перед автоклавированием.
- Оберните бутилового резиновыми пробками и соответствующие капилляры для средних и выпускных бутылок (Д.2, 2 х G.2 - подготовленный Iп раздел 3), тем меньше пробки для стеклянных шприцах (2 х С.5; E.'10 '; F.'2 - подготовлен в разделе 3) и капилляров , связанных с поставкой и выпускными желез среды (s2; w1 - подготовлен в разделе 3.4) в алюминиевую фольгу и стерилизуют все оборудование в автоклаве.
- После стерилизации, высушить стерилизованного колонку и оборудование в печи при 60 ° С в течение еще 4 ч.
- На первой стадии, STErilize колбу Widdel со средой, раствор -буфера NaHCO 3 и 2 бутиловых резиновыми пробками для стеклянной бутылки объемом 5 л.
- Так как трубка насоса (PT) не автоклавирование, стерилизовать их в растворе этанола (EtOH) (80% этанола, 20% воды). Заполните соответствующий химический стакан с раствором этанол-и поместить трубку насоса в нем, убедившись, что трубка полностью заполнена смесью EtOH-раствором. Вынимают после 3 ч и завернуть непосредственно в предварительно стерилизованные алюминиевой фольгой (печь-стерилизованного) и дайте высохнуть при комнатной температуре в течение 2 часов.
5. Монтаж колонны и оборудование
- Поместите колонку (А) на плоской поверхности , и стабилизации с лабораторном штативе и хомутов. Убедитесь в том , чтобы работать в стерильных условиях (например, в пределах 40 см от горелки Бунзена или под капотом ламинарного потока). Осторожно снимите алюминиевую фольгу из верхнего отверстия и заполнить простерилизованные стеклянные бусинок (А.2).
- Подготовка часового стекла (А.4) для того , чтобы плотно закрыть колонку с применением полимеров клей (П.5) к внутренней поверхности в области , где она будет находиться в контакте с колонной. Слегка нажмите на часы стекло на месте в верхней части колонны для того, чтобы склеить обе части плотно вместе. Позвольте по крайней мере 6 часов для установки, чтобы высушить.
Примечание: Можно поместить стерильный, тонкую податливую проволоку между краем колонки и часовым стеклом, для того, чтобы легко удалить часового стекла после эксперимента.
- Подготовка часового стекла (А.4) для того , чтобы плотно закрыть колонку с применением полимеров клей (П.5) к внутренней поверхности в области , где она будет находиться в контакте с колонной. Слегка нажмите на часы стекло на месте в верхней части колонны для того, чтобы склеить обе части плотно вместе. Позвольте по крайней мере 6 часов для установки, чтобы высушить.
- Во время работы в стерильных условиях приложить следующие части к колонке:
- Подключите резиновые трубки (В.1) и соответствующие разъемы трубки (В.2) с поставкой и напорного отверстий среднего (ср (В) на рисунке 1).
- Соедините разъемы трубки желез (Б.3) для подачи средств массовой информации и разряда (полученного в разделе 3.4) к соответствующим разъемам на колонке (сравните (В) на рисунке 1).
- Прикрепите обмен газа в свободном пространстве панели (сравните (C) на рисунке 1 - подготовлен в разделе 3.5) в свободном пространстве отверстие на колонке и соединить стеклянные шприцы (C.3) до соответствующих игл из нержавеющей стали (С.2) и вставки соответствующие бутилового резиновыми пробками (С.6; С.7 - подготовленные в разделе 3.5.2) в хлопковых заполненные стеклянные шприцы (С.3).
- Вставьте бутилового резиновые пробки для выгрузки бутылок (2 х Ж.20; - подготовлен в разделе 3.2) на две стерильные 3 л стеклянные бутылки (G.1), и соедините разъемы трубки бутылок (G.6) до 3- контактного разъема (в G.7).
- Подключите свободный конец капилляра железы среднего разряда (w1) к свободному концу капиллярного разряда бутылки (w2) с трубкой насоса (PT). Повторите эту процедуру для второго капилляра среднего разряда железы и второй бутылки разряда.
- Подсоедините свободный конец одной средней капилляра бутылки (s1) к свободному концу капилляра железы среднего (S2) с трубкой насоса (PT). Повторите эту процедуру для второй среды капилляра бутылки и второго капилляра средней подачи железы.
- Соберите панель распределения среды, вставив пробку с соответствующими капиллярах (F.2 - подготовлен в разделе 3.3) в стеклянный шприц средыкоммутационная панель (Е.1).
- Подключение распределительной панели среды к разъему бутиловый резиновой пробкой для средней бутылки (Е.7 - сравните F на рисунке 1).
- Подключите N 2 / CO 2 газовой линии к парофазного газообмена панели к люэровского иглы из нержавеющей стали (см положение (КДС) на рисунке 1), и промойте установку колонки и капиллярную систему с N 2 / CO 2 при низком давлении (<10 мбар). Поддерживать отток газа на открытых концах средней капилляра бутылки (E.3), 3- контактный разъем (G. 7), а также порты выборки (D.5). Поэтому, удостоверьтесь , чтобы иметь колпачки портов выборки (д.6) слегка открытыми, для поддержания стерильных условий через избыточное давление газа , выходящего.
- Промыть полную установку в течение по крайней мере 20 мин.
Примечание: Кроме того, можно закрыть outgassiнг игла (С.6) из свободного пространства газообмена панели с соответствующей резиновой трубкой и зажимом с целью повышения эффективности промывки полной установки.
- Промыть полную установку в течение по крайней мере 20 мин.
- В то же время, заполнить газовый мешок 10 L (ВОП) с N 2 / СО 2 (об / об, 90/10), после 10 раундов заполнения и деаэрация ( с помощью вакуумного насоса) весь объем , чтобы обеспечить мешок полностью бескислородных , Убедитесь в том, чтобы закрыть клапан газового пакета после окончательной заливки. Повторите эту процедуру со второй газовой упаковке , но закрыть клапан после деаэрации (то есть, оставьте его пустым).
Примечание: Н 2 / СО 2 заполнен газом пакет будет подключен к средней бутылки для того , чтобы компенсировать рост объема свободного пространства над продуктом из - за потери среды путем откачки. N 2 / CO 2 покраснел, но пустой пакет газа, позже будет соединен с выпускным бутылками, чтобы позволить газу выходить свободного пространства за счет увеличения объема жидкости разряда. - Вставить тон бутилкаучук пробку (Е.10 - подготовленный в разделе 3.2.3) в стерильный стеклянный шприц , наполненный хлопка (E.8 - подготовлен в разделе 3.6).
- Поместите заполненную и закрытую среднюю бутылку (Е - подготовленный в разделе 1) на лабораторном столе рядом с пробкой для бутылки среднего (Е.2), и подготовить для подключения к стопор средней бутылки с помощью следующей процедуры:
- Закройте поток N 2 / CO 2 газа в капилляре (E.3), закрыв соответствующую резиновую трубку (Д.5) с хомутом.
- Слегка поднимите бутиловый резиновой пробкой выключения средней бутылки и промойте свободное пространство с N 2 / CO 2 (50 мбар), вешая стерилизованное, хлопчатобумажную с наполнением шприц с согнутой, длинной металлической иглой (1 мм х 140 мм) в узкое место из средней бутылки (сравните Хангейт & Macy 17).
- Изменение длинную металлическую иглу шприца (ранее использованного для промывки свободного пространства) к одноразовому иглы (0,9 мм х 45 мм, широко доступны) и вводят в пробке, чтобы промыть головное пространство среды бутылки с N 2 / CO 2.
- Убедитесь , чтобы иметь небольшой отток газа на открытом конце газового шприца (E.8 - собранный в разделе 5.10) , соединенной с пробкой среды бутылки. Промывка верхнего пространства среды бутылки (Е) и стеклянного шприца (E.8) в течение по меньшей мере 4 мин.
Примечание: При необходимости, откройтегазовыделение игла (С.6) из свободного пространства газообмена снова панель для того , чтобы поддерживать отток газа на открытом конце иглы.
- Быстро открыть клапан газового пакета и слегка нажмите на сумке , чтобы сохранить отток N 2 / CO 2 для того , чтобы промыть трубку и разъем газового блока.
- Как только избыточное давление высвобождается из средней бутылки, быстро подключить разъем газового пакета (gp.3) к соответствующему разъему стеклянного шприца (E.8).
- Откройте клапан газового пакета (ВОП)соединен с выпускным флаконах (G) , чтобы позволить воздуху быть выпущен в газовый пакет в то время как газоразрядные бутылки наполняются оттока среды.
6. Прививка бактерий в колонке
Примечание: Для получения абиотической контрольного эксперимента этот шаг пропускается.
- Так как клеточная культура будет впрыскивается непосредственно в колонну через бутилового резиновыми пробками основных портов отбора проб вдоль стороны колонны, убедитесь, что приготовили шесть шприцев с иглами, которые достаточно долго, чтобы добраться до центра тела колонны.
- Стерилизовать вне бутилового резиновыми пробками из шести основных портов взятия проб на колонке (П.3) с раствором этанола (80%).
- У сыворотки бутылку с культурой для прививки готового (полученного в разделе 2) и стерилизовать бутиловый резиновой пробкой с огненным несколько капель раствора этанола. Промойте шприц стерильным N 2 / CO 2 , прежде чем принимать аликвоты культуры. Возьмите 1 мл оF раствора бескислородной клеток и вводят его в центре колонны через бутилового резиновыми пробками из главных портов выборки (А.3).
Примечание: В зависимости от роста бактерий, это может быть необходимо для регулировки скорости откачки (или даже остановить перекачку) в течение первых дней после лаг-фазы роста и развития клеток, чтобы предотвратить культур от вымывания.
7. отбор проб
Примечание: Для того, чтобы собрать образцы поперек химических градиентов, которые развиваются внутри колонны, необходимо, чтобы начать отбор проб из верхних портов выборки до более глубоких портов, как это происходит потеря объема. Убедитесь в том , чтобы поддерживать в стерильных условиях (например, работая в пределах 40 см от горелки Бунзена или под капотом ламинарного потока).
- Сбор первых образцов через 24 часа после прививки. Промыть шприц , который будет использоваться для отбора проб со стерильной N 2 / СО 2, с тем чтобы избежать инъекции кислорода в САmpling порты (D). Убедитесь в том , чтобы заполнить шприц с N 2 / CO 2 до взятия пробы.
- Быстро снять пластиковый колпачок (д.6) и вставьте шприц выборки в разъем трубки (D.5). Поддерживать небольшой зазор между шприцем и разъем трубки. Выпуск газа из шприца и промойте соединительную трубку с N 2 / CO 2.
- Надежно подключите шприц к разъему трубки. Снимите зажим (D.4) и начать принимать пробу около 1 мл.
- После нанесения образца и перед снятием шприца, прикрепите зажим (D.4). Затем снимите шприц отбора проб и плотно закрыть соединительную трубку (д.5) с соответствующей пластиковой крышкой (D.6).
- Немедленно повторите шаги 7.1-7.3 для отбора проб из каждого порта.
- Соберите следующий набор образцов через каждые 24 ч.
Примечание: Для получения дополнительных образцов в различные моменты времени, необходимо удалить небольшой утрар а ф образца (например, 0,2-0,4 мл) сначала до образца могут быть приняты, для того , чтобы удалить остатки средств массовой внутри пробоотборной трубки и достижения репрезентативных образцов внутри колонны.
8. Методы анализа
- Кислород Количественное:
Примечание: Концентрация кислорода в проточном среды, так и в свободном пространстве колонны количественно неинвазивно и неразрушающим способом с использованием оптических датчиков кислорода и чувствительного к кислороду заплатки флюоресцентные фольги 0,5 х 0,5 см (так называемые optodes), склеены вместе внутренняя стеклянная стенка колонки с использованием клея кремния (П.6). Было обеспечено, что чувствительный к кислороду пластыри фольги нечувствительны к видам Fe для достижения измеренных значений.- Убедитесь, что для калибровки программного обеспечения компьютера с соответствующими параметрами калибровки для optodes, которые используются в колонке. Датчики оптические кислорода приходят с определенным Калибриона для измерения с использованием соответствующего управлением с компьютера волоконно-оптический измеритель кислорода.
- Начните измерение и заботиться, чтобы держать Полимерное оптическое волокно измерителя кислорода под прямым углом по отношению к чувствительным к кислороду фольгу, которая приклеивается внутри прозрачной стеклянной стенкой колонны.
- Повторите измерения для каждого отдельного O 2 точки измерения по всей колонне.
- Fe (II) и общий анализ Fe водных образцов:
- Так как Fe (II) быстро окисляется кислородом в воздухе при нейтральном значении рН, стабилизации жидких проб для водных Fe (II) квантификации сразу в 1 М раствора HCl. Для получения конечного объема образца 1 мл смешать 0,5 мл жидкой пробы с 0,5 мл 2 М HCl.
- Количественно общий Fe после инкубирования аликвоты 1 М HCl-стабилизированного образца с гидрохлоридом гидроксиламина (10% вес / объем в 1 М HCl) в течение 30 мин. Этот реагент снижает все Fe (III) до Fe (II), который затем может быть определена количественно с помощью анализа Ferrozine
- Выполните Ferrozine Пробирной с помощью устройства чтения микро-титр пластины. Измеряют поглощение при длине волны 562 нм. Убедитесь в том, чтобы иметь стандарты в пределах диапазона для обнаруживаемого Fe (II) и общей концентрации железа.
Примечание: Если концентрации Fe в жидком образце превышают стандартные калибровки, необходимо разбавить стабилизированного образца с помощью 1 М HCl.- Вычислить концентрацию Fe (III) на разность между общей Fe и Fe (II).
- Выполните Ferrozine Пробирной с помощью устройства чтения микро-титр пластины. Измеряют поглощение при длине волны 562 нм. Убедитесь в том, чтобы иметь стандарты в пределах диапазона для обнаруживаемого Fe (II) и общей концентрации железа.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Контрольный эксперимент
Эксперименты Абиотическое управления (10 дней) продемонстрировали стабильно низкой концентрации кислорода (O 2 <0,15 мг / л) без каких-либо значительных колебаний в Fe (II) -profile по всей колонне восходящих воды. Образование осадка (предположительно Fe (III) (oxyhydr-) оксиды) в среде резервуара и небольшое снижение общего (II) концентрации Fe от 500 мкм до 440 мкМ в течение 10 дней указывают на некоторую диффузию кислорода через соединения из резины (например, Э.6; gp.1 на рисунке 1) 22 для этого эксперимента, самые низкие концентрации кислорода , которые были разумно достижимом были ≤0.15 мг / л и находится в диапазоне для чувствительных к кислороду и количественному выше предела обнаружения. 0,03 мг / л. Значения кислорода ниже 0,15 мг / л для гemainder этой статьи упоминается как "бескислородной".
Биотическое эксперимент
Видимые параметры, рост клеток, а также изменения в толще воды
Перед посевом в день 0 нет преципитаты не было видно (рис 2 А). Это указывает на то, что столбец был правильно установлен , и что кислород не присутствовал (сравните рисунок 3 , а) что может привести к окислению Fe (II) и образованию Fe (III) выпадает в осадок. В результате концентрация Fe (II) , была постоянной по всей колонне апвеллинге воды , как показано в профиле на Фиг.4A. Рисунок 2 А показывает , что свет , градиент был сужен до верхних 6 см в пределахводяного столба, используя матрицу стеклянных бусин в цилиндре колонке.
Зеленый цвет в пределах верхних 2,0 см водяного столба 84 ч после инокуляции указывает на рост цианобактерий (рисунок 2 б). Заметным светло - оранжевая полоса на глубине -3 см (выделено стрелкой на рисунке 2 B) ниже зеленой полосы обусловлено Fe-преципитатов, которые образовались в процессе окисления Fe (II) молекулярным кислородом, производимых цианобактерий. Подобные осадки также были видны на поверхности водной толщи. Светло - оранжевый пена образуется на поверхности водного столба 84 часа после того, как прививка (рис 2 B) , указывающий на производство O 2 цианобактерий. Осадок на поверхности водной толщи предположительно формируется за счет кислорода, который обезгажен- наповерхность. Остаточное Fe (II), в конечном счете окисляются на поверхности и образуются преципитаты на матрице стеклянных шариков.
градиент кислорода
Перед посевом на 0 -й день, начальная концентрация O 2 в жидкой среде определ. Рисунок 3 четко показывает , что концентрация O 2 в течение по всей толще воды была последовательно ниже концентрации присутствующего в контрольном эксперименте. Предварительно прививка O 2 -концентрация никогда не превышала значения 0,13 мг / LO 2 (O 2 среднее значение = 0,099 ± 0,002 мг / л). Это указывает на то, что колонна была бескислородных перед посевом.
На рисунке 3 В показывает увеличение концентрации O 2 в84 ч после прививки с цианобактерий. Это, наряду с видимой зеленой биомассы (рис 2 B) согласуются с производством фотосинтетической и накопление O 2 в колонке. O 2 Концентрация после 84 ч достигается максимальная концентрация для O 2 = 29,87 мг / л на глубине -0,5 см ниже поверхности водяного столба. Эти 2 значения O на рисунке 3 B показывают , что уровни 2 O всегда были выше фоновой концентрации в верхних 8,5 см в пределах водяного столба (O 2> 0,15 мг / л). Заметно высокой концентрации O 2 (> 0,50 мг / л) были обнаружены от -0,5 до -5,5 см Глубина ниже поверхности водяного столба. Более низкие концентрации для O 2 ≤ 0,15 мг / л на глубине ниже -10.5 см, наряду с самой низкой измеряемой величины для O 2 = 0,09 мг / л на глубине -20.5 см показывают, что Thesе районы были бескислородной.
Fe (II) градиент
Рисунок 4. показывает , что Fe (II) , концентрация на 0 -й день, перед посевом с цианобактерий, была постоянной по всей толще воды со средней концентрацией Fe (II) , среднее значение = 282,6 ± 6,8 мкМ. Концентрация в среде резервуара в день 0 был Fe (II) Резервуар = 320,4 ± 11,6 мкМ.
84 ч после инокуляции цианобактерий концентрация Fe (II) , значительно уменьшились в верхних 9 см в водную толщу. На рисунке 4 B показывает отчетливое Fe (II) , градиент, где концентрации Fe (II) снижают до верхней поверхности водяного столба. Тем не менее, Fe (II), по-прежнему обнаруживается на поверхности толщи воды. Th е самое низкое Fe (II), концентрация была обнаружена непосредственно ниже жидкой поверхности среды на глубине -0.9 см. Fe (II) концентрации увеличивалась с глубиной от Fe (II) = 9,9 ± 2,8 мкМ при -0.9 см до Fe (II) = 258,6 ± 3,1 мкМ на глубине -8.9 см, образуя крутой положительный линейный Fe (II) градиент по глубине ([Fe (II) , D] = (d + 1,278) ∙ 0,031 -1; d: глубина (см) , R 2 = 0,9694) ограничена верхними 6,8 см. Области в жидкой среде ниже -9 см глубиной остаются заметно постоянным и не показывают значительное снижение их концентрации для Fe (II) по сравнению с их исходными значениями для Fe (II) в 0 день (T-тест; р> 0,05).
Рисунок 1. Схема эксперимента установить. Буквенно - цифровые коды для элементов относятся к частям , перечисленных в таблице 2.HREF = "https://www.jove.com/files/ftp_upload/54251/54251fig1large.jpg" целевых = "_blank"> Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 2. Видимые изменения в матрице стеклянных шариков в баллоне столба до и 84 ч после прививки с цианобактерий. Розовые квадраты датчики кислорода. (A) Крупный план верхних 6 см в колонке , установленной перед прививкой. Заполненную столб жидкости показывая видимого света градиент. Матрица стеклянная бусина сужает видимого света градиент верхних 6 см. (Б) Закройте верхней 6 см 84 ч после инокуляции. Зеленый цвет указывает на видимый биомассу, более плотную в верхней части колонны, где интенсивность света является самым высоким. Стрелка указывает на слабо видимой оранжевой полосы, в результате которой от образования Fe(III) выпадает в осадок из - за Fe (II) окисления молекулярным О 2 , полученного с помощью цианобактерий. Бледно видна оранжевая пена на верхней поверхности водяного столба указывает на Fe (III) также осаждать там. O 2 газовыделение через поверхность вызывает вспенивание Fe (III) выпадает в осадок. (C) Обзор наполненного баллона колонке. Видимый рост цианобактерий ограничивается верхними 4 см из - за ограниченной доступности света с глубиной. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 3. Профиль кислорода в толще воды до и 84 ч после инокуляции цианобактерии. Нулевой см для глубины по оси у указывает на воду coluмлн поверхность. Положительные значения для глубины см свободного пространства над уровнем жидкости среднего, а отрицательные значения представляют глубины в толще воды. Обратите внимание на логарифмическую шкалу для O 2 концентрациях на оси х. Вертикальная пунктирная линия указывает на порог аноксии (O 2 ≤ 0,15 мг / л). (A) профиль кислорода [0h] перед прививкой. Значения O 2 были постоянно ниже 0,13 мг / л по всей толще воды. (В) профиль кислорода 84 часа после прививки. O 2 был выше 0,5 мг / л в верхних 5,5 см толщи воды. O 2 концентрации были выше , чем фоновые концентрации (≥ 0,15 мг / л, пунктирная линия) в области выше глубины -8,5 см. Более глубокие области были бескислородных с O 2 ≤ 0,15 мг / л. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры. 
Рисунок 4. Fe (II) профиль в толще воды до и 84 ч после прививки с цианобактерий . Примечание: Планки погрешностей представляют собой технические повторах , выведенные из трех измерений одного образца в анализе Ferrozine. (А) Fe (II) профиль [0h] перед прививкой. Значения для Fe (II) были постоянными по всей толще воды со средним значением для Fe (II) средняя = 282,6 ± 6,8 мкМ. Изменения в Fe (II) результат профилей из одного образца Fe (II) количественными. Fe (II) Количественное на образце трехкратном повторе, вероятно, приведет к меньшему изменению. (В) , Fe (II) профиль 84 ч после инокуляции. Заметно более низкие концентрации Fe (II) в верхних 6,8 см в толще воды. Fe (II) значения ниже глубины -8,9 см показывают выше Fe(II) концентрации , которые существенно не отличаются от исходных Fe (II) значения перед прививкой с цианобактерий (T-тест, р <0,05). Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
| Оборудование | Количество | Описание предмета | Информация о детали | ||
| марка | № заказа. | Ссылка адрес | |||
| 1 | Widdel колбу (5 л) | Окс | 110015 | labor-ochs.de | |
| 2 | Стеклянные бутылки (5 л) | Rotilabo | Y682.1 | carlroth.com | |
| 3 | Стеклянные пипетки (5 мл) | 51714 | labor-ochs.de | ||
| 1 | Steritop блок фильтра 0,22 мкм (0,22 мкм полиэфирсульфон мембраны) | Millipore | X337.1 | carlroth.com | |
| 0,5 м 2 | Алюминиевая фольга | - | |||
| предметы снабжения | - | N 2 - перчаточный ящик (100% N 2) | - | ||
| - | Н 2 / СО 2 - газ (90/10, об / об; 50 мбар) | - | |||
| 1 | Стерильный люэровского стеклянный шприц, наполненный хлопка | C681.1 | carlroth.com | ||
| 1 | Люэровского из нержавеющей стали иглы (150 мм, 1,0 мм ID) | 201015 | labor-ochs.de | ||
| химикалии | 4,8 л | MQ-вода | - | ||
| для 5 л раствора среды | 100 г | NaCl | 433209 | sigmaaldrich.com | |
| 34 г | MgSO 4 | 208094 | sigmaaldrich.com | ||
| 7,5 г | CaCl 2 | C4901 | sigmaaldrich.com | ||
| 1,25 г | NH 4 Cl | A9434 | sigmaaldrich.com | ||
| 0,34 г | KH 2 PO 4 | P5655 | sigmaaldrich.com | ||
| 0,45 г | KBr | P3691 | sigmaaldrich.com | ||
| 3,3 г | KCl | P9541 | sigmaaldrich.com | ||
| 200 мл | Аноксидное Na 2 HCO 3 -буфера раствор (22 мМ) | - | |||
| 15 мг | Селен и вольфрамата раствор (сост. Wu и др., 2014) | - | |||
| 5 мл | Na 2 S 2 O 3 раствор (1 М) | - | |||
| 2,5 мл | Морские фототроф (МП) раствор витаминов (соед. Ву и др., 2014) | - | |||
| 5 мл | М.П. микроэлемент sспособность по (ср. Wu и др., 2014) | - | |||
| Справка | |||||
| Ву, В., Swanner, ED, Хао, ЛК, Zeitvogel, Ф., Обст, М., Пан, YX, и Каплер, A. (2014). Характеристика физиологии и клеточно-минеральных взаимодействий морских аноксигенного фототрофного Fe (II) окислителем Rhodovulum iodosum - Последствия для окисления докембрия Fe (II). Фем Microbiology Ecology, 88 (3), 503-515. | |||||
Таблица 1. Средние Подготовка. Перечень оборудования, расходных материалов и химических веществ для приготовления питательной среды.
| Кол - во. | Ссылка | Описание предмета | Информация о детали | ||||
| для | 1 | (А) | Стеклянный цилиндр | Y310.1 | carlroth.com | * Заказ изменен стеклянном производственном объекте | |
| 2 г | (А.1) | Стекловата | 7377,2 | carlroth.com | |||
| 1,03 L | (А.2) | Стеклянные бусины (Ø 0,55 - 0,7 мм) | 11079105 | biospec.com | |||
| 6 | (А.3) | Бутиловый резиновой пробкой (ø 1,2 см) | 271024 | labor-ochs.de | |||
| 1 | (А.4) | Чашку Петри, стекло (ø 8,0 см) | T939.1 | carlroth.com | |||
| 40 мл | (А.5) | Полимеры клей | OTTOSEAL S68 | adchem.de | |||
| 11 | (А.6) | Оптический датчик кислорода фольга (для анализа кислорода, смотри ниже) | - по запросу - | presens.de | |||
| для | 4 | (В) | Средняя Железы | ||||
| 4 | (B.1) | Резиновая трубка (35 мм, 7 мм ID) | 770350 | labor-ochs.de | |||
| 4 | (БИ 2) | соединительная трубка Луер Лок (3,0 мм, Luer замок мужчина = LLM) | P343.1 | carlroth.com | |||
| 4 | (В.3) | соединительная трубка Луер Лок (3,0 мм, Luer замок женский = КДС) | P335.1 | carlroth.com | |||
| 4 | (В.4) | Резиновая трубка (25 мм, 0,72 мм ID) | 2600185 | newageindustries .com | |||
| для | 1 | (С) | Панель Headspace Газообмен | ||||
| 1 | (C.1) | Резиновые трубки (50 мм, 7 мм ID) | 770350 | labor-ochs.de | |||
| 2 | (С.2) | Luer замок из нержавеющей стали иглы (150 мм, 1,0 мм ID) | 201015 | labor-ochs.de | |||
| 2 | (С.3) | Люэровского стеклянный шприц (10 мл) | C680.1 | carlroth.com | |||
| 2 г | (С.4) | Сыпучие хлопка | - | ||||
| 2 | (С.5) | Бутиловый резиновой пробкой (ø 1,75 см) | 271050 | labor-ochs.de | |||
| 1 | (С.6) | Нержавеющая сталь иглы (40 мм, 1,0 мм ID) | Sterican | 4665120 | bbraun.de | ||
| 1 | (С.7) | Luer замок из нержавеющей стали иглы (150 мм, 1,5 мм ID) | 201520 | labor-ochs.de | |||
| (КДС) | Положение: люэровского женский Connectoг часть на С.7 | ||||||
| 10 мл | (С.8) | Полимеры клей | OTTOSEAL S68 | adchem.de | |||
| для | 1 | (D) | отверстие для взятия проб | ||||
| 1 | (D.1) | Нержавеющая сталь иглы (120 мм, 0,7 мм ID) | Sterican | 4665643 | bbraun.de | ||
| 1 | (Г.2) | Резиновая трубка (40 мм, 0,74 мм ID) | 2600185 | newageindustries .com | |||
| 2 | (D.3) | Термоусадочная трубка (35 мм, 3 мм ID сократилась) | 541458 - 62 | conrad.de | |||
| 1 | (D.4) | зажим трубки | STHC-C-500-4 | tekproducts.com | |||
| 1 | (Д.5) | соединительная трубка Луер Лок (1,0 мм, КДС) | P334.1 | carlroth.com | |||
| 1 | (D.6) | пластиковая крышка Луер Лок (LLM) | CT69.1 | carlroth.com | |||
| для | 1 | (Е) | Средняя бутылка | ||||
| 1 | (Д.1) | Стеклянная бутылка (5 л) | Rotilabo | Y682.1 | carlroth.com | ||
| 1 | (Е.2) | Бутиловый резиновой пробкой (для GL45) | 444704 | labor-ochs.de | |||
| 1 | (Д.3) | Нержавеющая сталь капиллярная (300 мм, 0,74 мм ID) | 56736 | sigmaaldrich.com | |||
| 1 | (Д.4) | Нержавеющая сталь капиллярная (50 мм, 0,74 мм ID) | 56737 | sigmaaldrich.com | |||
| 4 | (Е.5) | Термоусадочной трубки (35 мм, 3 мм ID сократилась) | 541458 - 62 | conrad.de | |||
| 2 | (Э.6) | Резиновая трубка (100 мм, 0,74 мм ID) | 2600185 | newageindustries .com | |||
| 1 | (Е.7) | соединительная трубка Луер Лок (1,0 мм, КДС) | P334.1 | carlroth.com | |||
| 1 | (E.8) | Люэровского стеклянный шприц (10 мл) | C680.1 | carlroth.com | |||
| 1 г | (E.9) | Сыпучие хлопка | - | ||||
| 1 | (Е.10) | Бутиловый резиновой пробкой (ø 1,75 см) | 271050 | labor-ochs.de | |||
| 1 | (E.11) | Нержавеющая сталь иглы (40 мм, 0,8 мм ID) | Sterican | 4657519 | bbraun.de | ||
| для | 1 | (F) | Средняя распределительная панель | ||||
| 1 | (Е.1) | Люэровского стеклянный шприц (5 мл) | <TD>C679.1 | carlroth.com | |||
| 1 | (Е.2) | Бутиловый резиновой пробкой (ø 1,75 мм) | 271050 | labor-ochs.de | |||
| 2 | (F.3) | Нержавеющая сталь иглы (40 мм, 0,8 мм ID) | Sterican | 4657519 | bbraun.de | ||
| 2 | (F.4) | Резиновая трубка (40 мм, 0,74 мм ID) | 2600185 | newageindustries .com | |||
| для | 2 | (Г) | газоразрядные бутылки | ||||
| 2 | (G.1) | Стеклянная бутылка (2 л) | Rotilabo | X716.1 | carlroth.com | ||
| 2 | (G.2) Бутиловый резиновой пробкой (для GL45) | 444704 | labor-ochs.de | ||||
| 4 | (G.3) | Нержавеющая сталь капиллярная (50 мм, 0,74 мм ID) | 56736 | sigmaaldrich.com | |||
| 2 | (G.4) | Резиновая трубка (30 мм х 0,74 мм ID) | 2600185 | newageindustries .com | |||
| 2 | (G.5) | Резиновая трубка (100 мм х 0,74 мм ID) | 2600185 | newageindustries .com | |||
| 2 | (G.6) | соединительная трубка Луер Лок (1,0 мм, КДС) | P334.1 | carlroth.com | |||
| 1 | (G.7) | Luer замок 3-контактный разъем (КДС, 2x LLM) | <TD>6134 | cadenceinc.com | |||
| дополнительное оборудование | |||||||
| 1 | (L), | Источник света | Samsung | SI-P8V151DB1US | samsung.com | ||
| 1 | (П) | Перистальтический насос | Ismatec | EW-78017-35 | coleparmer.com | ||
| 4 | (Пт) | Насосные трубки (0.89 мм ID) | EW-97628-26 | coleparmer.com | |||
| 4 | (S1 / 2) | Нержавеющая сталь капиллярная (200 мм, 0,74 мм ID) | 56736 | sigmaaldrich.com | |||
| 4 | (W3 / 4) | Стаиnless сталь капиллярная (400 мм, 0,74 мм ID) | 56737 | sigmaaldrich.com | |||
| 2 | (ВОП) | Supel-Инертный Фольга (Тедлар - PFC) газа упаковка (10 л) | 30240-U | sigmaaldrich.com | |||
| с | 2 | (Gp.1) | Резиновая трубка (30 мм, 6 мм внутренний диаметр) | 770300 | labor-ochs.de | ||
| 1 | (Gp.2) | соединительная трубка Луер Лок (3,0 мм, LLM) | P343.1 | carlroth.com | |||
| 1 | (Gp.3) | соединительная трубка Луер Лок (3,0 мм, КДС) | P335.1 | carlroth.com | |||
| предметы снабжения | 2 | - | N 2 / CO 2 - газовая линия (90/10, v / v; 50мбар) | - | |||
| 2 | - | Газонепроницаемая шприц (20 мл) | C681.1 | carlroth.com | |||
| 1 | - | бунзеновская горелка | - | ||||
| 1 | - | Волоконно-оптический измеритель кислорода для кислородной количественному | подарочные | TR-FB-10-01 | presens.de | ||
| 1 | - | Вакуумный насос | - | ||||
| 1 | - | Силиконовый клей для кислорода optodes | подарочные | PS1 | presens.de | ||
| -: Пункты, отмеченные знаком тире (-), как правило, доступны и не такpecific пункт | |||||||
Таблица 2. Колонка настройки. Количества, буквенно - цифровые ссылки и элементы описания оборудования для экспериментальной установки.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Микробных сообществ в докембрийского океана регулируются, или изменения в результате, их деятельности и преобладающих геохимических условий. При интерпретации происхождение БИФ, исследователи , как правило сделать вывод о наличии или активности микроорганизмов , основанный на седиментологии или геохимии БИФ, например, Smith и др. 23 и Johnson и др. 24. Изучение современных организмов в современных условиях , которые имеют геохимические аналоги в древних средах также является ценным подход, например, Crowe и др. 11 и Koeksoy и др. 14. Третий подход использует организмы в сконструированных лабораторных систем , которые имитируют процессы , происходящие в океане докембрия, например, Krepski и др. 25. Такой подход полезен для проверки конкретных гипотез, и удалить химические или биологические факторы, которые могут присутствовать в современных системах, но не быличасть докембрийского океана (например, водные растения и животные). Поэтому мы представляем метод доказательства правильности концепции для системы апвеллинга динамичной, лаборатории, в которых активность (циано-) бактерий и их влияние на результате геохимические профили могут быть оценены в контролируемых лабораторных условиях. Наша колонка может быть использована для проверки гипотез о организмов и процессов, способствующих отложению БИФ, и биосигнатуры, сохраненными в БИФ.
Мы оптимизировали протокол для установки колонки, так что сборка понятной и легко conductible. Однако некоторые шаги в протоколе должны быть рассмотрены тщательно и в идеале проводится с помощью ассистирующей человека. В частности, соединение среды бутылок в цилиндр колонки должна быть выполнена быстро, чтобы избежать загрязнения окружающей среды раствора с кислородом. Использование нестерильного оборудования или работающих под нестерильных лабораторных условиях приведет к Iп загрязнение эксперимента и ненадежных результатов. Поэтому является абсолютной необходимостью для стерилизации оборудования и поддержания стерильных условий (работа в ламинарном шкафу или 40 см рядом с горелкой Бунзена) при постановке эксперимента и сбора образцов. Кроме того, некоторые физико-химические параметры столбца материала вызвали химические изменения в течение длительного времени настройке в эксперименте на колонке. Части, которые сделаны из резиновой трубки, кажется, имеют коэффициент диффузии кислорода, который достаточно высок, чтобы существенно повлиять на бутылку среды резервуара и привести к окислению Fe (II) и минеральных осадков в среднем растворе. Абиотическая потребление> 10% Fe (II) в результате атмосферных осадков во время абиотической эксперимента в течение 10 дней ( для сравнения: репрезентативные результаты) должны быть приняты во внимание для будущих долгосрочных экспериментов. В качестве источника света, который был использован в настоящем исследовании создали нисходящих световой градиент в верхней 6 смстолбца. Свет спектры покрыты фотосинтетических активные длины волн хлорофилла а и Ь в Synechococcus и позволил рост и фотосинтетическую активность. На самом деле, источник света , является одним из наиболее важных параметров , касающихся фототрофными организмов , так как оба, света качество и количество может сильно повлиять на фототрофных бактерий 11,13. Вариации длин волн и спектральных диапазонов, также с учетом более высокой УФ-излучения в течение докембрия, может дополнительно позволить способность проникновения в легкие зависимых биогеохимических реакций. Во время легких экспериментов инкубации, мы заметили, что свет был проведен через стеклянную стенку колонны, излучающие свет через отверстия для отбора проб и в нижней части колонны. Для будущих экспериментов, стекло в верхней части колонны, должен быть заменен несветовыми-проводящую стеклянную посуду. Света градиент должен быть измерен в макете установки, так как не было простой и недорогой способ измерения светового градиента взакрытая система колонка доступна. Мы предполагаем, значительные изменения с течением времени в максимальной глубины проникновения света из-за поглощения света клетками и минералов. Измерение светового градиента на месте во время эксперимента будет представлять интерес для будущих экспериментов. Использование шариков рассеяния света в матрице стеклянных шариков и количественной оценки рассеянного света с внешней стороны может быть возможность количественно оценить относительную доступность света в определенных глубинах с течением времени. Дальнейшее усовершенствование было бы включать в себя крышку, которая не требует, чтобы быть склеены, но может быть легко прикреплен и удалены с фланцем и охватывающего зажима. Подвод и отвод медиа-порт 4-точка приведет к области более однородного потока в колонне. Компактней расположение основных портов отбора проб для жидких проб приведет к более высокой разрешающей способностью отбора образцов биологических и геохимических градиентов в столбце.
Тем не менее, первые результаты показывают,d, что колонна вертикальный проточный можно рассматривать в качестве подходящей экспериментальной установки для исследования микробных процессов и геохимические изменения в системе апвеллинга. Мы утверждаем, что этот столбец служит в качестве прототипа, чтобы доказать общую функциональность системы. Кроме того, наши результаты подтверждают широко распространенное предположения, результаты моделирования, и выводы из осадочного геохимии , что хемоклине между кислородом и Fe (II) , если результаты цианобактерии присутствуют в Fe (II) -богатой восходящих система 20. Бескислородной условия перед посевом отражают докембрийскую океан до колонизации цианобактерий или организмов, способных кислородный фотосинтез. С появлением кислорода в поверхностных водах, восходящих Fe (II) окисляется и выпадает в осадок в виде Fe (III) минералы, такие как это имело место во время осаждения БИФ 26 .The создания хемоклине и образования минералов можно оценить экстраполировать геохимические процессы в крупных масштабах средыs. Однако для масштабировании оцениваемых результатов естественных (древних) средах, дополнительные физические процессы должны быть рассмотрены. Адвективная боковой транспорт, например, может нарушить создание хемоклине, так же, как ветер индуцированных волнении в поверхностных водах.
Извлечение жидких образцов из толщи воды для Fe (II), общее количество измерений Fe и неинвазивной O 2 количественному смогли проследить эволюцию фронта реакции между этими химическими веществами в простой, быстрый и надежный способ , Низкая концентрация Fe (III) в образцах , взятых из колонны , установленной в абиотических контрольных экспериментах ясно показывают , что , хотя некоторое окисление происходило в бутылке СМИ, сама колонна была закрыта герметически к внешним O 2 наплыва. Кроме того, эти результаты указывают на то, что наш протокол выборки поддерживается бескислородные образцы для Fe количественному (II). Изменения рН не были записаны во время эксперименталь колонкит и могут иметь доминирующую влияние на Fe-видообразования. Тем не менее, система тока проточный был буферизуется 22 мМ NaHCO 3 , который находится в равновесии с 2 / СО 2 атмосферы бескислородных N в свободном пространстве , и позволяет поддерживать циркумглобальными нейтрального рН в течение по меньшей мере 84 ч. Тем не менее, на месте количественное определение рН может быть важным параметром для полного понимания геохимических процессов в потенциальных долгосрочных экспериментов и экстраполяцию к (древних) открытых систем океана. Матрица стеклянная бусина, используется для стабилизации геохимических градиентов, устанавливающих в цилиндре колонке, привело к накоплению Fe-преципитатов в геологической среде толщи воды. Мы предполагаем, что накопленные осадки не имеют доминирующее влияние на наш 84 ч эксперимента. Тем не менее, ухудшая биомасса может вызывать окислительно-восстановительные процессы на Fe-преципитатов, которые приводят к Fe велоспорта. Это необходимо учитывать в отношении потенциальных долгосрочной перспективе (<84 ч) экспериментов. На самом деле, светиндуцированное Fe-окислительно - восстановительных езда на велосипеде и высвобождение Fe в черных бассейна железа можно было наблюдать и количественно воспроизводимо долгосрочных (21 дней) экспериментов (Wu, W., Maisch, М., Каплер, A., Pan, Y. , & Swanner, ED фотохимические Fe (III) восстановление стабилизированного Fe (II) в архейских оазисов кислорода. Геология. (в стадии подготовки.)).
Дальнейшие эксперименты столбцов будут включать как различные микроорганизмы и вариации в составе культуральной среды. Это позволяет моделировать различных условий окружающей среды, которые являются репрезентативными для разных этапов в процессе превращения докембрия океана. Например, диоксид кремния может быть добавлен в среду для имитации концентрации от 0,67 до 2,2 мМ , которые присутствовали в докембрийском морской воде 27. Кроме того, концентрация сульфата в среднем растворе может быть изменено для решения изменения в составе докембрийского морской воды. Вариации среда для культивирования, вероятно, влияют на рhysiology и влияние микроорганизмов на геохимических закономерностей в толще воды 19 , что текущая настройка колонки позволяет исследовать на месте. В дополнение к этому, предполагаемые эксперименты будут включать более сложные микробные сообщества , такие как фототрофными Fe (II) -oxidizing бактерий (например, Каплер и др.) 28, микроаэрофильный Fe (II) -oxidizing бактерии (например, Krepski и др.) 29 и цианобактерии. Эксперименты колонки помогут дразнить друг от друга индивидуальный вклад этих микробных процессов в осаждения железистых формациях. Однако для интерпретации и экстраполяции на древних (и современных) средах должна быть получена очень тщательно. Микробная среда обитания, которая моделируется в текущих моделях исследования только основные черты потенциального столбца докембрия восходящих воды океана: вертикальные Fe (II) флюсы, A фотическая зона света градиент, бескислородной атмосферы и цианобактерий. В рекламеусловие, условия в искусственной системе апвеллинга потенциально способствуют росту цианобактерий, из - за постоянных температур и 24 условий ч света потенциально приводит к более высокой производительности O 2, в то время как повышенной O 2 концентрации в дальнейшем приводит к повышению скорости окисления Fe (II) , Поэтому данное исследование не может быть истолковано как один эксперимент подходит для всех гипотез о происхождении BIF.
Тем не менее, установка позволяет проводить исследования на месте различных геохимических процессов и изменение и моделирование определенных граничных условий (наличие света, состава среды, флюсы). Количественное отдельных параметров и геохимических взаимодействий при лабораторных контролируемых условиях может дать понимание древних и современных условиях. Кроме того, система колонки позволяет нам проверить гипотезу о том, как геохимические условия регулируются микробной активности. Например, это было предположить,г , что высокие концентрации Fe (II) в докембрийских системах апвеллингов могут иметь ограниченное производство фотосинтетический кислород из - за токсичности Fe (II) в освещенных солнцем, насыщенный кислородом средах 20. Будущие исследования будут дополнительно включать химические потоки и объемные скорости, которые позволяют количественные и качественные стехиометрические расчеты кинетики реакции в искусственной водной толщи. Одиночные наблюдения затем будут связаны, чтобы оценить модель для отдельных компонентов окружающей моделирования. С столбец установлен, теперь мы можем исследовать прямую реакцию на стресс от (циано-) бактерий к потокам высокой Fe (II) и света в системе апвеллинга на месте , который представляет морских условиях ранней Земли 20. Колонна также может быть использован для проверки гипотез о геохимических подписей , произведенные микробной активности, например , эволюцию изотопного состава Fe вдоль системы апвеллинга , где Fe (II) , в настоящее время окисленного (например, Czaja ЕТи др.) 30. Кроме того, стеклянные шарики, которые стабилизируют химические градиенты внутри колонны может быть заменена песком или осадков. Поэтому также можно применить эту колонку для моделирования геохимических градиентов , которые могли бы образоваться в морских или пресноводных отложениях , заселенных микроорганизмами (например, Мелтон и др.) 31.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы не имеют ничего раскрывать.
Acknowledgments
Марк Нордхофф помощь в разработке и реализации труб соединений. Эллен Струве помог выбрать и приобрести оборудование, используемое.
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
- Lyons, T. W., Reinhard, C. T., Planavsky, N. J. The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere. Nature. 506 (7488), 307-315 (2014).
- Raymond, J., Blankenship, R. E.
- Kendall, B., Reinhard, C. T., Lyons, T., Kaufman, A. J., Poulton, S. W., Anbar, A. D. Pervasive oxygenation along late Archaean ocean margins. Nature Geosci. 3 (9), 647-652 (2010).
- Olson, S. L., Kump, L. R., Kasting, J. F. Quantifying the areal extent and dissolved oxygen concentrations of Archean oxygen oases. Chem. Geol. 362 (1), 35-43 (2013).
- Satkoski, A. M., Beukes, N. J., Li, W., Beard, B. L., Johnson, C. M. A redox-stratified ocean 3.2 billion years ago. Earth Planet. Sci. Lett. 430 (1), 43-53 (2015).
- Holland, H. D. Oceans - Possible Source of Iron in Iron-Formations. Econ. Geol. 68 (7), 1169-1172 (1973).
- Holland, H. D., Lazar, B., Mccaffrey, M.
- Klein, C., Beukes, N. J. Time distribution, stratigraphy, and sedimentologic setting, and geochemistry of Precambrian iron-formations. The Proterozoic Biosphere. Schopf, J. W., Klein, C. , Cambridge University Press. 139-146 (1992).
- Poulton, S. W., Canfield, D. E. Ferruginous Conditions: A Dominant Feature of the Ocean through Earth's History. Elements. 7 (2), 107-112 (2011).
- Busigny, V., et al. Iron isotopes in an Archean ocean analogue. Geochim. Cosmochim. Acta. 133, 443-462 (2014).
- Crowe, S. A., et al. Photoferrotrophs thrive in an Archean Ocean analogue. PNAS. 105 (41), 15938-15943 (2008).
- Jones, C., et al. Biogeochemistry of manganese in ferruginous Lake Matano, Indonesia. Biogeosciences. 8 (10), 2977-2991 (2011).
- Lliros, M., et al. Pelagic photoferrotrophy and iron cycling in a modern ferruginous basin. Sci. Rep. 5 (13803), (2015).
- Koeksoy, E., Halama, M., Konhauser, K. O., Kappler, A. Using modern ferruginous habitats to interpret Precambrian banded iron formation deposition. Int. J. Astrobiol. , 1-13 (2015).
- Canfield, D. E. A new model for Proterozoic ocean chemistry. Nature. 396 (6710), 450-453 (1998).
- Wu, W. F., et al. Characterization of the physiology and cell-mineral interactions of the marine anoxygenic phototrophic Fe(II) oxidizer Rhodovulum iodosum - implications for Precambrian Fe(II) oxidation. FEMS Microbiol. Ecol. 88 (3), 503-515 (2014).
- Hungate, R. E., Macy, J. The Roll-Tube Method for Cultivation of Strict Anaerobes. Bull. Ecol. Res. Comm. 17 (1), 123-126 (1973).
- Van Baalen, C. Studies on marine blue-green algae. Bot. mar. 4 (1-2), 129-139 (1962).
- Sakamoto, T., Bryant, D. A. Growth at low temperature causes nitrogen limitation in the cyanobacterium Synechococcus sp. PCC 7002. Arch. Microbiol. 169 (1), 10-19 (1998).
- Swanner, E. D., Mloszewska, A. M., Cirpka, O. A., Schoenberg, R., Konhauser, K. O., Kappler, A. Modulation of oxygen production in Archaean oceans by episodes of Fe(II) toxicity. Nature Geosci. 8 (2), 126-130 (2015).
- Stookey, L. L. Ferrozine - a New Spectrophotometric Reagent for Iron. Anal. Chem. 42 (7), 779-784 (1970).
- Fitch, M. W., Koros, W. J., Nolen, R. L., Carnes, J. R. Permeation of Several Gases through Elastomers, with Emphasis on the Deuterium Hydrogen Pair. J. Appl. Polym. Sci. 47 (6), 1033-1046 (1993).
- Smith, A. J. B., Beukes, N. J., Gutzmer, J. The Composition and Depositional Environments of Mesoarchean Iron Formations of the West Rand Group of the Witwatersrand Supergroup, South Africa. Econ. Geol. 108 (1), 111-134 (2013).
- Johnson, C. M., Beard, B. L., Klein, C., Beukes, N. J., Roden, E. E. Iron isotopes constrain biologic and abiologic processes in banded iron formation genesis. Geochim. Cosmochim. Acta. 72 (1), 151-169 (2008).
- Krepski, S. T., Emerson, D., Hredzak-Showalter, P. L., Luther, G. W., Chan, C. S. Morphology of biogenic iron oxides records microbial physiology and environmental conditions: toward interpreting iron microfossils. Geobiology. 11 (5), 457-471 (2013).
- Posth, N. R., Konhauser, K. O., Kappler, A. Microbiological processes in banded iron formation deposition. Sedimentology. 60 (7), 1733-1754 (2013).
- Maliva, R. G., Knoll, A. H., Simonson, B. M. Secular change in the Precambrian silica cycle: Insights from chert petrology. Geol. Soc. Am. Bull. 117 (7-8), 835-845 (2005).
- Kappler, A., Pasquero, C., Konhauser, K. O., Newman, D. K. Deposition of banded iron formations by anoxygenic phototrophic Fe(II)-oxidizing bacteria. Geology. 33 (11), 865-868 (2005).
- Krepski, S. T., Hanson, T. E., Chan, C. S. Isolation and characterization of a novel biomineral stalk-forming iron-oxidizing bacterium from a circumneutral groundwater seep. Environ. Microbiol. 14 (7), 1671-1680 (2012).
- Czaja, A. D., Johnson, C. M., Beard, B. L., Roden, E. E., Li, W. Q., Moorbath, S. Biological Fe oxidation controlled deposition of banded iron formation in the ca. 3770 Ma Isua Supracrustal Belt (West Greenland). Earth. Planet. Sci. Lett. 363 (1), 192-203 (2013).
- Melton, E. D., Schmidt, C., Kappler, A. Microbial iron(II) oxidation in littoral freshwater lake sediment: the potential for competition between phototrophic vs. nitrate-reducing iron(II)-oxidizers. Front. Microbiol. 3 (197), 1-12 (2012).
