Microbially induced precipitation of silica by anaerobic methane-oxidizing consortia and implications for microbial fossil preservation

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作者
Daniela Osorio‐Rodriguez,K. Metcalfe,Shawn E. McGlynn,Hang Yu,Anne Dekas,Mark H. Ellisman,Tom Deerinck,Ludmilla Aristilde,J. P. Grotzinger,Victoria J. Orphan
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:120 (51) 被引量:1
标识
DOI:10.1073/pnas.2302156120
摘要

Authigenic carbonate minerals can preserve biosignatures of microbial anaerobic oxidation of methane (AOM) in the rock record. It is not currently known whether the microorganisms that mediate sulfate-coupled AOM—often occurring as multicelled consortia of anaerobic methanotrophic archaea (ANME) and sulfate-reducing bacteria (SRB)—are preserved as microfossils. Electron microscopy of ANME-SRB consortia in methane seep sediments has shown that these microorganisms can be associated with silicate minerals such as clays [Chen et al ., Sci. Rep. 4 , 1–9 (2014)], but the biogenicity of these phases, their geochemical composition, and their potential preservation in the rock record is poorly constrained. Long-term laboratory AOM enrichment cultures in sediment-free artificial seawater [Yu et al ., Appl. Environ. Microbiol. 88 , e02109-21 (2022)] resulted in precipitation of amorphous silicate particles (~200 nm) within clusters of exopolymer-rich AOM consortia from media undersaturated with respect to silica, suggestive of a microbially mediated process. The use of techniques like correlative fluorescence in situ hybridization (FISH), scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS), and nanoscale secondary ion mass spectrometry (nanoSIMS) on AOM consortia from methane seep authigenic carbonates and sediments further revealed that they are enveloped in a silica-rich phase similar to the mineral phase on ANME-SRB consortia in enrichment cultures. Like in cyanobacteria [Moore et al ., Geology 48 , 862–866 (2020)], the Si-rich phases on ANME-SRB consortia identified here may enhance their preservation as microfossils. The morphology of these silica-rich precipitates, consistent with amorphous-type clay-like spheroids formed within organic assemblages, provides an additional mineralogical signature that may assist in the search for structural remnants of microbial consortia in rocks which formed in methane-rich environments from Earth and other planetary bodies.

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