由脂質(zhì)或脂肪分子組成的微生物表皮可以作為化石保存下來，并揭示了這些微生物過去生活的信息。"一些微生物的脂質(zhì)被廣泛用于重建過去的氣候。它們一直被神秘所包圍，因?yàn)槲覀儾恢朗悄男┪⑸镌谥圃焖鼈?，在什么條件下制造它們。這種信息的缺乏限制了這些分子重建過去環(huán)境條件的預(yù)測能力，"Sahonero說。

她的研究證明了哪些細(xì)菌產(chǎn)生了這些脂質(zhì)，以及它們?nèi)绾芜M(jìn)化其基于脂質(zhì)的外層以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境，進(jìn)一步推進(jìn)了我們更詳細(xì)地重建和預(yù)測氣候變化的能力。

氣候重建

脂質(zhì)是細(xì)胞膜的分子構(gòu)件，對每個微生物物種來說都是獨(dú)一無二的。"烏特勒支大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院副教授、NIOZ高級科學(xué)家勞拉-維拉努瓦介紹說，它的作用就像指紋一樣，它們可以用來識別微生物遺體。古代微生物的脂質(zhì)可以在古老的沉積物中找到。一旦這些來自過去的分子被分離、識別，并與目前活著的細(xì)菌群體相關(guān)聯(lián)，這些脂質(zhì)就可以像"生物標(biāo)志物"一樣發(fā)揮作用。這些標(biāo)志物可以告訴我們古代地球的大氣和海洋狀況，因?yàn)槲覀儚奈⑸锏幕铙w親屬那里知道它們?nèi)绾闻c環(huán)境互動。

在沒有氧氣的血清瓶中進(jìn)行生長實(shí)驗(yàn)的設(shè)置，以獲得用于全能分析（脂質(zhì)組、轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組）的樣本。資料來源：Diana Sahonero, NIOZ

誰制造了這些分子，如何制造的？

長期以來，人們不清楚究竟是哪種細(xì)菌在制造這些特定的脂質(zhì)，稱為支鏈甘油二烷基甘油四醚（GDGTs）。這種類型的脂質(zhì)經(jīng)常被用于氣候重建。戴安娜和她的同事終于發(fā)現(xiàn)了形成這些脂質(zhì)的細(xì)菌。而且還發(fā)現(xiàn)這些細(xì)菌實(shí)際上是如何制造這些脂質(zhì)的。"這就像在干草堆里找一根針"，Sahoreno說。"從一開始，我們就知道我們必須用一種大規(guī)模的方法來回答這個問題。我們需要調(diào)查超過1850種蛋白質(zhì)來確定制造這些脂質(zhì)分子的微生物。"

形成跨膜脂質(zhì)的細(xì)菌的熒光顯微鏡圖像，在這項(xiàng)研究中被用作模型生物。同時用DNA染料（DAPI）（左圖）和膜染料（FM4-64）（右圖）染色的Thermotoga maritima細(xì)胞。資料來源：Diana Sahonero, NIOZ

一旦研究人員知道目前哪些活的細(xì)菌會制造這些脂質(zhì)分子，它們就可以被用來進(jìn)行更準(zhǔn)確的氣候重建。研究人員可以測量這些活的細(xì)菌與它們周圍的海水或大氣的相互作用。這些信息帶來了了一種"代理" - 將脂質(zhì)分子的細(xì)節(jié)（例如豐度）與環(huán)境的價(jià)值聯(lián)系起來的鑰匙。這是根據(jù)古老的沉積物樣本重建過去環(huán)境和氣候條件的一個重要步驟。

生命的早期進(jìn)化

"我們的研究表明，目前有許多種活著的細(xì)菌可以制造這些類型的膜脂。另外，我們發(fā)現(xiàn)這些細(xì)菌都局限于沒有氧氣的環(huán)境，"Sahonero說。"這項(xiàng)對細(xì)菌的古細(xì)菌類脂質(zhì)的研究顯示了產(chǎn)生它們的這組微生物是如何在數(shù)十億年前進(jìn)化出它們的脂質(zhì)膜的。能夠一窺生命歷史的這一部分是非常奇妙的。直到現(xiàn)在，它大多是一個謎"。

下一步是什么？

Sahonero和她的同事們的工作仍在進(jìn)行。"現(xiàn)在我們知道哪些細(xì)菌形成了這些分子構(gòu)件，我們了解它們是如何做到這一點(diǎn)的。下一步，我們需要找出這些分子的生產(chǎn)如何取決于環(huán)境因素，如水溫或pH值，然后，基于這些細(xì)菌脂質(zhì)的代理可以被（古）氣候?qū)W家更有把握地使用。這為他們提供了新的可能性，以更詳細(xì)地重建和預(yù)測氣候變化"。