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硫還原菌的奇妙旅程：這些微生物如何在無氧環境中生存？
硫還原菌是一類能夠將元素硫（S0）還原為硫化氫（H2S）的微生物，這使它們能夠在缺氧環境中繁衍生息。
這些微生物利用無機硫化合物作為電子受體，以支持呼吸、能量保存與生長等活動，並在此過程中釋放出硫化物。這些硫化物對環境化學有著顯著的影響，也被廣泛用作各種微生物代謝的電子供體。事實上，許多細菌及非甲烷古菌都能還原硫，這回溯到許多早期的研究成果，首次證明了泥土中一種弧菌可使用硫作為電子受體，用氫作為電子供體來進行還原反應。
“最早的純培養硫還原菌物種 Desulfuromonas acetoxidans 是在1976年被發現，它被描述為一種厭氧硫還原及醋酸氧化的細菌。”
儘管在自然界中存在許多能夠還原硫的細菌，如變形桿菌、曲狀菌、假單胞菌和沙門氏菌等，但它們通常同時也能使用氧氣或其他終端電子受體。硫還原菌大約包括74個屬，這些細菌在各種環境下都能發現，從深海熱泉到火山酸性熱泉，皆是它們的棲息地。
根據GTDB的分類法，許多硫還原菌屬於熱脫硫菌門（Thermodesulfobacteriota）、伽馬變形菌類（Gammaproteobacteria）以及曲狀菌門（Campylobacterota）。這些細菌的代謝過程是古老的，主要依賴於以元素硫為電子受體生成硫化氫，這項代謝過程在極端環境中尤為重要。
“硫化物的生成不僅對微生物的生存至關重要，也影響著整個生態系統的化學結構。”
例如，在熱泉和深海熱噴口的環境中，硫還原菌成為了生態系統中的核心成員，幫助回收硫和其他重要元素。它們的生存條件通常包括高溫、低pH值以及高硫濃度，這些環境對大多數生物來說都是極其苛刻的。
一類著名的硫還原菌如Desulfuromonas spp.，這些細菌以醋酸為唯一的有機底物，還原硫或多硫化物，生長於缺氧的環境中。此外，Geobacter spp.也是這類細菌的一個代表，它專門利用Fe(III)作為終端電子受體：
5 CH3COO- + 4 Fe(III) + 2 H2O → 4 Fe(II) + 5 CO2 + 7 H+
這些細菌的代謝特徵使它們能夠在缺氧的情況下進行有效的能量生產，而這正是他們能在惡劣環境中生存的關鍵所在。研究表明，這些硫還原菌的代謝周期與其他微生物群落間的相互作用也是相當複雜的。隨著科學技術的進步，對這些微生物的研究也在深入推進。
“隨著對硫還原菌的深入研究，我們得以窺見這些微生物在自然環境中的重要性及其生態角色。”
在不同的環境中，硫還原菌的創新生物係數對生態系統的穩定運行起著關鍵作用。這讓我們不禁思考，這些生活在極端環境中的微生物，對我們的未來又有何啟示？
