近期，中国科学技术大学环境科学与工程系在微生物驱动锰氧化过程与机制研究方面取得新进展，研究发现水生生物膜中富含的胞外聚合物（EPS）可以介导胞内电子和胞外电子传递，促进胞外超氧自由基（O₂•^-）的生成，进而驱动二价锰离子氧化成矿。相关研究成果以“Aquatic Biofilm as a Hotspot for Manganese Oxidation Enabled by Microbial Extracellular Matrix-Mediated Dual-Pathway Electron Transfer”为题，发表于Environmental Science & Technology（DOI: 10.1021/acs.est.5c09864，内封面）。

二价锰离子氧化形成的强氧化性锰矿物参与众多地球化学过程，环境中二价锰离子的氧化过程被认为主要由微生物细胞内的氧化还原酶驱动。本研究发现，水生生物膜因富含EPS，其单位细胞数量下的锰氧化能力可达游离微生物的2.9倍。这是由于EPS中的氧化还原活性组分能够介导胞内电子和胞外电子向氧气的传递，促进胞外O₂•^-的产生，从而快速驱动二价锰离子的氧化成矿。这种生物膜驱动的二价锰离子快速氧化过程在多种天然水生环境中得到验证。该项研究揭示了一种长期被忽略但广泛存在的二价锰离子氧化途径，拓展了关于微生物驱动锰及其他元素循环的理论框架。

图 EPS介导的O₂•^-生成使水生生物膜成为锰氧化热区

该工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.5c09864