申建勋等-ISME：趋磁细菌与天体生物学

　　随着国内外深空探测任务和行星科学的蓬勃发展，研究地球生命起源和早期演化、探索地外宜居环境与生命信号的天体生物学日益受到关注。趋磁细菌是一类在细胞内合成纳米级铁磁性颗粒（成分为磁铁矿或胶黄铁矿，称为磁小体）且沿着磁场方向定向运动的微生物总称，火星陨石ALH84001中曾发现疑似微生物成因的纳米级磁铁矿颗粒，趋磁细菌由此一度成为天体生物学的重要研究对象。然而，后续研究发现，无机化学过程也可能形成类似的铁磁性矿物。趋磁细菌是否可能在类比地外的极端环境（特别是类火星环境）中生存？如何识别生物成因和化学成因的纳米级铁磁性矿物？这些关键科学问题的深入剖析将有助于更好地指导未来地外生命信号的探测与研究。 

　　近日，中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理院重点实验室的申建勋博士后与合作导师林巍研究员等，联合国内外合作者，在学术期刊The ISME Journal发表了题为“Renaissance for magnetotactic bacteria in astrobiology（趋磁细菌在天体生物学研究中的复兴）”的前瞻性论文，概述了趋磁细菌的起源和生存环境特征，系统总结了趋磁细菌在自然界极端环境和实验室模拟极端环境中的生存和适应机制，重点阐述了早期火星具有的可能宜居环境（如全球內禀磁场、液态水长期存在且可能具有较稳定的氧化还原梯度等），鉴于这些环境特征与现今地球上趋磁细菌生存的环境类似，提出早期火星可能适宜类似趋磁微生物的生命形式的起源和生存，因此趋磁细菌及其合成的磁小体生物矿物可作为未来地外生命信号探测的潜在目标。在此基础上，文章论述了趋磁细菌及其磁小体作为生命信号的主要特征，提出了基于形貌、磁学和化学等特征来识别地球早期趋磁细菌和地外类趋磁细菌生命的综合判别指标（图1），为地球早期生命和古环境重建、地外生命信号探测等提供了依据，也为地外生命探测技术和载荷的研发提供了新思路。 

图1 地球趋磁细菌和地外类趋磁细菌生命的综合判别指标

　　研究成果发表于国际学术期刊The ISME Journal（申建勋，Greig A. Paterson，王寅炤，Joseph L. Kirschvink，潘永信，林巍*. Renaissance for magnetotactic bacteria in astrobiology [J]. The ISME Journal, 2023, 17(10): 1526-1534. DOI: 10.1038/s41396-023-01495-w）。该研究受国家自然科学基金、中国科学院地质与地球物理研究所、中国博士后科学基金会等联合资助。