鐵漿菌屬

鐵原體屬（Ferroplasma）是古菌的一屬，隸屬於鐵原體科（Ferroplasmaceae）。鐵原體屬的成員通常是嗜酸、多形態、不規則形狀的球菌。

古菌的鐵原體科最早於 2000 年代初期被描述。至今，僅有極少數的鐵原體屬物種被分離並鑑定特徵。已分離的物種包括 *Ferroplasma acidiphilum*、*Ferroplasma acidarmanus* 及 *Ferroplasma thermophilum*。第四個分離株 *Ferroplasma cupricumulans* 後來被確定屬於一個獨立的屬。所有已知的鐵原體屬物種皆為鐵氧化菌。

細胞特徵與生理學

鐵原體屬細胞為多形態且缺乏細胞壁。所有已知的該屬成員皆為嗜酸菌，能在 pH 值 0.0 至 2.0 的環境中茁壯生長。牠們也是嗜中溫至中度嗜熱的生物，最適溫度範圍為 35-55 °C。

四醚脂質是鐵原體屬細胞膜的重要組成部分，能讓細胞維持 pH 梯度。一項對 *F. acidarmanus* 的研究發現，當環境 pH 值在約 0-1.2 之間時，其細胞質 pH 值能維持在約 5.6。由於許多成員擁有相同的 16S rRNA 序列，鐵原體科四醚脂質的變異被用於屬與物種層級的化學分類鑑定。

鐵原體屬的成員是化學混合營養生物，能藉由氧化亞鐵來獲取能量，但儘管有固碳作用的證據，實驗室培養物通常仍需要如酵母萃取物等有機碳源才能生長。在缺鐵的情況下，一些實驗室培養的菌株能夠進行化學有機營養生長。

生態重要性

鐵是地殼中第四豐富的礦物。作為鐵氧化菌，鐵原體屬物種參與了鐵的生物地球化學循環。鐵原體屬物種經常在酸性礦場排水 (AMD) 地點被發現。當礦場中的亞鐵 (Fe²⁺) 被氧化成鐵 (Fe³⁺) 時，Fe³⁺ 會自發地與水及如黃鐵礦等鐵硫化合物反應，產生硫酸鹽和氫離子。在此反應過程中，可被鐵原體屬利用的亞鐵也會再生，從而形成一個降低 pH 值的「傳播循環」。此反應可用以下方程式描述：

鐵原體屬物種經常出現在 AMD 地點，並透過對亞鐵的生物氧化參與此循環。

鐵原體屬物種在金屬生物浸出方面可能具有重要應用。微生物生物浸出自然發生於鐵原體屬棲息的高度酸性環境中。與冶煉和純化相比，利用生物浸出的力量從低品位礦石和廢料中回收金屬在能源上更具優勢，且產生的有毒副產品也較少。研究顯示，將 *Ferroplasma thermophilum* 與細菌 *Acidithiobacillus caldus* 和 *Leptospirillum ferriphilum* 一同加入，可以生物增強黃銅礦的浸出過程，並提高銅的回收率。

已分離的物種

Ferroplasma acidiphilum

• Ferroplasma acidiphilum* 已被證明能以化學混合營養方式生長，並與嗜酸細菌 *Leptospirillum ferriphilum* 協同生長。菌株 *Ferroplasma acidiphilum* Y^T 是一種兼性厭氧菌，擁有精胺酸發酵所需的所有基因。雖然尚不清楚 *Ferroplasma acidiphilum* Y^T 是否使用其精胺酸發酵路徑，但該路徑本身是一種古老的代謝方式，可追溯至生命三域的最後普遍共同祖先 (LUCA)。

Ferroplasma acidarmanus

• Ferroplasma acidarmanus* Fer1 是從加州鐵山 (Iron Mountain) 收集的礦場樣本中分離出來的。鐵山 (CA) 是一個廢棄礦場，以其酸性礦場排水 (AMD) 和重金屬污染而聞名。除了嗜酸性外，*F. acidarmanus* Fer1 對銅和砷也具有高度抗性。

Ferroplasma cupricumulans (舊稱 Ferroplasma cyprexacervatum)

2006 年，*Ferroplasma cupricumulans* 從緬甸的緬甸艾芬豪銅業公司 (MICCL) 礦場收集的滲濾液中被分離出來。它被認為是鐵原體屬中第一個輕度嗜熱的成員。然而，在 2009 年，一個新的嗜酸、嗜熱古菌屬 *Acidiplasma* 被鑑定出來。有人提議，基於 16S rRNA 的相似性和 DNA-DNA 雜交結果，應將 *Ferroplasma cupricumulans* 轉移至 *Acidiplasma* 屬，並重新命名為 *Acidiplasma cupricumulans*。

Ferroplasma thermophilum

2008 年，Zhou 等人描述了從一個黃銅礦管柱反應器中分離出 *Ferroplasma thermophilum* L1^T 的過程，該反應器接種了來自中國湖北省大冶銅礦的酸性礦場排水 (AMD)。在好氧條件及低濃度酵母萃取物的環境下，*F. thermophilum* 透過氧化亞鐵生長。然而，在厭氧條件下，*F. thermophilum* 會還原鐵和硫酸鹽。這使得 *F. thermophilum* 對於富含黃鐵礦的礦場中的鐵硫循環具有生態重要性。

參見

• 古菌屬列表

外部連結

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