Nature|2-甲基藿烷可作为蓝藻光合作用的生物标志物

“2-Methylhopanoids as biomarkers for cyanobacterial oxygenic photosynthesis” 由 Roger E. Summons、Linda L. Jahnke、Janet M. Hope 和 Graham A. Logan 发表于 Nature ，研究发现 2-甲基藿烷多元醇（ 2-Methylhopanoids ）在大量培养的蓝藻和蓝藻席中存在，其烃衍生物2-甲基藿烷（2-methylhopane）在古老沉积物中丰富，可作为蓝藻光合作用的生物标志物，有助于确定蓝藻起源和光合作用出现时间，还可用于量化蓝藻生态重要性。以下是具体内容：

研究背景

1. 光合作用起源的研究困境

• 产氧光合作用是地球表面重要生物能过程，被认为起源于蓝藻，但难以确定其起源时间。基于叠层石和微化石的证据可追溯到 34.65 亿年前，但无法得出明确生理推断，碳同位素等地质现象提供的线索也不明确。

• 生物标志物有用，因为现存生命的三个域（细菌、古菌和真核生物）有特征膜脂质，其碳骨架在沉积物中转化为烃类，在保存完好的记录中可找到。本研究表明 2 - 甲基细菌藿烷多元醇在蓝藻中比例高，其衍生物 2-甲基藿烷 在古老沉积物中丰富，可作为蓝藻和产氧光合作用的生物标志物。

研究方法

1. 样品分析方法

• 对培养的蓝藻和环境样品的总脂质提取物进行分析，采用改良方法，通过高碘酸氧化和 还原将细菌藿烷多元醇（bacteriohopanepolyols）转化为更简单的藿烷醇，经薄层色谱纯化后作为乙酸酯衍生物进行 GC - MS 分析。检测到 42 个培养样品中有合适数据，仅 6 个未检测到藿烷醇。

• 化石藿烷类化合物数据来自 GC - MSM 分析，基于特定质荷比跃迁计算 2 - 甲基藿烷指数（=2-甲基藿烷同系物/( 2-甲基藿烷同系物+αβ-藿烷)， % ）。显生宙样品的年龄和岩性分配来自数据库，元古宙沉积物的分配主要基于参考文献并更新。成熟样品用于生油，带星号样品在生油窗之上，热裂解不完全导致 2α- 甲基藿烷指数低。

研究结果

1. 蓝藻中藿烷类化合物的分布

• 分析了培养蓝藻和环境样品中的藿烷类化合物含量，发现 细菌藿烷多元醇 的 藿烷醇衍生物在蓝藻中最常见，其 细菌藿烷多元醇 前体可能是近期沉积物中广泛存在的 羧酸和 烃的来源。约 43% 的样品含有 2 - 甲基类似物，黄石国家公园热液环境中的蓝藻席含有丰富的 2 - 甲基 - 细菌藿烷多元醇 ，但鲨鱼湾高盐环境中的样品没有。培养的物种包括原绿藻和多种蓝藻，黄石的席藻属（Phormidium）锥状叠层石席含有丰富的 2 - 甲基 - 细菌藿烷多元醇 ，其沉积记录可追溯到 27 亿年前，但 2 - 甲基 - 细菌藿烷多元醇 并非存在于所有培养物种或席中。

• 沉积岩中 细菌藿烷多元醇 转化为 地质藿烷系列的过程已被广泛研究。2 - 甲基 - 细菌藿烷多元醇 的埋藏过程与 BHP 几乎相同，但 2β- 甲基构型会逐渐转化为更稳定的 2α- 甲基构型。确定化石烃类的原生性需考虑多种因素，如低变质程度、高含量的相关干酪根、干酪根和沥青的