化学栄養生物

鉄酸化細菌は、溶解した二価鉄を酸化することでエネルギーを得る化学栄養細菌です。鉄濃度が0.1 mg/Lという低い水でも増殖することが知られています。ただし、酸化を行うには少なくとも0.3 ppmの溶存酸素が必要です。 ^{[ 13 ]} 

鉄は、酸化還元反応とは関係のない生物学における既存の役割を数多く担っています。例としては、鉄硫黄タンパク質、ヘモグロビン、配位錯体などが挙げられます。鉄は地球上に広く分布しており、地殻、土壌、堆積物中で最も豊富な元素の一つと考えられています。^{[ 14 ]}鉄は海洋環境における微量元素です。^{[ 14 ]}一部の化学合成独立栄養生物の電子供与体としての鉄の役割は、おそらく非常に古くから存在しています。^{[ 15 ]}

メタン生成菌は化学栄養性古細菌であり、エネルギーは主に水素による CO 2 還元 (水素栄養菌) または酢酸の発酵 (酢酸分解菌) によって得られます_。[ ₁₆ ]メタン生成菌は、^{エネルギーをメタン}合成に依存しないが、他の代謝プロセスの副産物としてメタンを生成する他の細菌や古細菌とは異なります。^{[ 17 ]}メタン生成菌は、細胞壁にペプチドグリカンがないため、細菌や真核生物とも異なり、代わりにシュードムレイン、ヘテロ多糖、またはタンパク質ベースの細胞壁を持っています。^{[ 18 ]} _{CO 2}を還元する種は化学独立栄養菌であり、無機炭素を固定しますが、一部の種は酢酸の形で有機炭素を使用するため、化学従属栄養菌となります。^{[ 19 ]}メタン生成菌は、メタン細菌界に属します。^{[ 20 ]}メタン生成菌は、古代の単系統群であるメタン細菌門（旧称「ユーリ古細菌」）の一部であり、3つの綱、6つの目、12の科、35の属に分類できます。^{[ 21 ] [ 22 ]}メタン生成代謝経路は、地球上に生息していた最も初期の生物の一部に存在していたと考えられています。^{[ 23 ] [ 24 ]}今日、メタン生成菌は、好気性および嫌気性、陸上および水生の両方の幅広い環境、特に硫酸塩濃度が低い環境で見られます。^{[ 25 ] [ 17 ]}その活動は、温度、pH、基質および栄養素の利用可能性、他の嫌気性微生物との競合によって強く制御されており、これらすべてが多様な環境における分布に影響を与えています。^{[ 26 ] [ 27 ]}

メタン生成古細菌は、有機物の分解の最終段階に関与している。^{[ 25 ] [ 28 ]}多くの嫌気性環境では、メタン生成菌は、H2、ギ酸、酢酸などの基質を供給する他の発酵細菌と共生関係を形成する。^{[ 29 ]}メタン生成のエネルギー収量は他のプロセスに比べて比較的低いため、O2、NO3-、SO42-など_のよりエネルギー^豊富な電子受容体^がすでに枯渇するまで、メタン生成は主要なプロセスにはならない。^[ ₃₀ ^]これらの電子受容体がないため、メタン生成菌は、嫌気性環境に不可欠な有機物の分解の最終段階を触媒することができる。_[ ^{31 ]異なる}生物が異なる基質を使用する可能性があるが、それらはすべて最終代謝産物としてメタンを共有しており、すべて嫌気性である^{。[ 25 ]}_{メタン生成菌は、CO 2}と酢酸に加えて、ギ酸、メチルアミン、その他の小分子も利用してCH ₄を生成します。^{[ 32 ]}基質に関係なく、すべてのメタン生成古細菌は、メチル補酵素 M をメタンに還元する最終段階を実行する酵素メチル補酵素 M レダクターゼを利用します。^{[ 20 ] [ 28 ]}メタン生成菌は、補酵素 F430 やメタンオプテリンなど、いくつかの独自の補酵素も持っています。^{[ 33 ]}メタン生成活性は、永久凍土などの長期貯蔵庫に閉じ込められたメタンに寄与しており、気候温暖化によって凍結土壌の融解が加速されるにつれて、メタン生成菌によるメタン生成が増加すると予想されます。^{[ 34 ] [ 35 ]}_{メタンはCO2}の約25～30倍の地球温暖化係数を持つため、メタンは気候変動を引き起こす温室効果ガスの1つであり、気候科学者にとって懸念材料となっている。^{[ 36 ]}