子弹头形磁小体生物矿化和磁学研究

生物矿化是地球科学与生命科学交叉研究的前沿课题之一，对理解地球地质过程与生命活动相互作用机理和开发新型生物纳米材料至关重要。趋磁细菌磁小体是生物控制矿化的典范，被作为理想的模式系统，广泛用来研究生物矿化过程和机制、生物感知地磁场机理、以及早期地球或地外生命起源和演化等重大科学问题。以往的研究大多数针对目前仅有的几株可培养趋磁细菌及其合成的立方-八面体或假棱柱形磁小体展开，对自然界中广泛存在的一类能合成子弹头形磁小体的未培养趋磁细菌的生物矿化机制和磁学性质非常不清楚。项目拟以在北京密云水库发现的能合成数百个子弹头形磁小体的未培养趋磁大杆菌MYR-1为材料，综合利用透射电子显微镜和岩石磁学技术，详细研究MYR-1磁小体的粒度、形貌、成分、链组装和晶体结构等微观特征，以及Verwey转换温度、矫顽力和磁各向异性等宏观磁学性质，旨在认识子弹头形磁小体的生物矿化机制及其磁响应机理。

本项目是为了认识子弹头形磁小体的生物矿化机理和磁学性质。项目开展期间，项目组成员严格按照预设内容、方案和路线执行，综合多种透射电子显微学和岩石磁学技术，主要开展以下工作：（i）MYR-1磁小体的微观结构特征研究；（ii）子弹头形磁小体的生物矿化机制及其磁响应机理的初步探讨；和（iii）实验室可培养趋磁细菌AMB-1的生物矿化机制和磁学性质研究。通过系统的对比研究，在MYR-1的空间结构和元素分布、子弹头形磁小体晶体生长过程、磁小体链磁学性质和趋磁细菌生物矿化环境依赖性四方面取得了创新性研究成果。这些成果对全面认识趋磁细菌生物矿化过程和磁学性质、探讨趋磁细菌磁响应机理具有重要意义，并为建立快速准确的化石磁小体的判别标准提供了基础数据，也为开发高品质的天然生物纳米磁性材料的应用研究奠定了基础。项目进展顺利，已完成预设内容。本项目的实施，也极大地促进了青年科研人员的成长，促进并建立了有效和长期的国际合作。