近日，深圳大学古菌生物学研究中心李猛教授课题组在微生物学权威期刊The ISME Journal （2022年影响因子：11.217，中科院一区TOP期刊）发表了题为“Potential for mercury methylation by Asgard archaea in mangrove sediments” 的研究论文。该论文结合基因组、转录组和蛋白结构预测深入探讨了红树林中汞甲基化微生物的类群和相对丰度，并揭示阿斯加德古菌可能是一类新的之前被忽视的汞甲基化微生物。深圳大学高等研究院李猛教授为通讯作者，团队成员张翠景副研究员和华中农业大学刘玉荣教授为论文的共同第一作者。

甲基汞是一种强效的神经毒素，可以通过食物链和食物网进行生物积累。多种厌氧微生物可以介导无机汞到甲基汞的转化。hgcA是无机汞转化为甲基汞的重要功能基因，常被用作汞甲基化微生物的分子标记。大多数原始红树林的总汞浓度较低（<100 ng g-1)），而受人类干扰的红树林总汞浓度较高（100-200 ng g-1）。由于红树林是多种食用鱼类和贝类的重要栖息地，通过食物链生物积累的甲基汞可能对野生动物和人类健康构成威胁。因此，研究红树林中的汞甲基化微生物是至关重要的。

中国大约有17800公顷的红树林，分布在浙江到海南的东南沿海区域。研究团队从6个代表性的红树林自然保护区采集了沉积物样本，包括浙江西门岛、福建云霄漳江口、广东深圳福田、广东雷州、海南东寨港、海南儋州新英港等红树林自然保护区。研究发现红树林沉积物样品的总汞浓度为36 ~ 357 ng g-1，甲基汞浓度为0.25 ~ 9.3 ng g-1。通过宏基因组学测序和分析，研究团队重建了157个汞甲基化微生物的基因组，从中发现了一类新型汞甲基化微生物：阿斯加德古菌中的洛基古菌。阿斯加德古菌是新近发现的古菌超门，在古菌生态学和真核生物起源进化领域受到广泛关注。通过对公共数据库中的古菌基因组进行筛选，研究团队进一步鉴定出104个携带hgcA基因的阿斯加德基因组。蛋白同源性模型预测显示洛基古菌的HgcA蛋白含有汞甲基化所需的高度保守的氨基酸序列和折叠结构（图1A）。系统发育分析显示，一些基因组的HgcA和HgcB序列被融合成一个开放阅读框，而来自阿斯加德古菌中的霍德、洛基和索尔古菌的HgcA序列处于融合HgcAB和HgcA之间的过渡阶段（图1B），这表明阿斯加德古菌可能在HgcA进化中发挥了重要作用。接下来，阿斯加德古菌的汞甲基化能力还需要进一步的实验来确认。

图1：阿斯加德古菌HgcA的蛋白结构预测（A）和系统发育位置（B）

该研究得到国家自然科学基金委、广东省教育厅和深圳市科创委等项目支持。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41396-023-01360-w。