氮對於所有的生命形式都是至關重要的：它是蛋白質、核酸和其他細胞結構的一部分。 因此，能夠將大氣中的氣態氮轉化為生物可利用的形式–銨，對於早期地球上的生命發展是非常重要的。 然而，至今我們還沒有弄清楚誰在早期地球上進行了這種所謂的固氮作用，以及在哪種酶的説明下進行的。 現在，位於不來梅的馬克斯-普朗克海洋微生物研究所的研究人員表明，在類似於原生代海洋的貧瘠條件下，一個以前未被重視的細菌群體能夠非常有效地固氮。

由於很難直接研究原生代海洋，來自不來梅馬克斯·普朗克研究所的研究人員Miriam Philippi和Katharina Kitzinger及其同事用一個可比較的現代棲息地來代替它。 瑞士的高山湖泊Cadagno與大多數其他湖泊不同，Cadagno湖是永久分層的，這意味著上層和下層的水不混合。 紫硫細菌居住在上層含氧層和下層無氧和含硫層之間的過渡區，在那裡，它們進行光合作用並氧化硫磺。

該研究的第一作者Philippi說：”這組微生物化石的發現表明，至少在16億年前的原生代，它們已經生活在我們的星球上。 因此，這個湖和這些細菌代表了一個在許多方面與原生代海洋相似的系統。 因此，它是如此適合於學習更多關於早期地球的演變過程。 “

淡水Cadagno湖中的紫硫細菌（上圖，綠色和紫色），以及用nanoSIMS測量的其單細胞固氮活性（下圖，暖色表示高活性）。

利用生物地球化學和分子分析的結合，Philippi及其同事發現，Cadagno湖中的紫硫細菌非常有效地固定氮。 固氮是將活性不高的氮氣轉化為許多生物體可以使用的氮化合物，例如，藻類。 “據我們所知，這是自然界中紫硫細菌固氮的第一個直接證據，”共同作者Katharina Kitzinger解釋說。

“我們發現它們使用了現今最常見的酶，即鉬制氮酶來做這件事。 儘管這種酶並不罕見，但我們非常驚訝地在卡達諾湖發現了它。 “這是因為水中只有很少的钼–就像在原生代的海洋中一樣，這使得研究人員相信在早期地球上非鉬制氮酶佔主導地位。” 現在我們知道，即使在低鉬濃度下，鉬制氮酶也能非常有效地工作。 “

“第一個提示表明紫硫細菌可能部分地負責了原生代海洋的固氮作用，直到現在，人們普遍認為藍細菌在當時進行了大部分的固氮作用，紫硫細菌在這個過程中的作用可能被低估了”。