类异戊二烯甘油二烷基甘油四醚作为生物地球化学领域的关键古细菌脂质,其分布特征对探究古细菌进化与环境适应机制具有不可替代的重要价值。其中,环戊烷环数量为零的化合物,以及含四个环戊烷环和一个环己烷环的化合物,在海洋沉积物中占据主导地位,是揭示古细菌演化历程的核心研究对象。然而,长期以来,调控这两类化合物分布模式的内在机制始终未得到明确阐释。
面对这一科学问题,中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心(DOMES)包锐教授团队取得新进展,相关成果以“Temperature-dependent spatial and temporal trends in archaeal lipid distributions”为题发表在国际知名期刊communications earth & environment。赵思琪是该成果的第一作者,包锐教授为通讯作者。
该研究创新性采用分子动力学模拟,探究了两类化合物在温度升高条件下的结构特性变化规律发现:化合物的温度相关行为是调控其全局空间分布的关键因素。在此基础上,该研究整合了数千条地球化学记录进行跨地质时代分析,结果显示,这两类化合物的分布模式在不同地质时期呈现出高度一致的特征,自晚侏罗世以来,全球平均大气二氧化碳水平与两类古细菌脂质的分布模式存在显著相关性,证实地球温度可能是制约古细菌脂质长期演化趋势的核心环境因子,为建立古环境与古细菌演化的关联提供了关键实证支撑。

图 晚侏罗世至更新世GDGT-0和crenarchaeol的时间分布趋势