由脂質或脂肪分子組成的微生物表皮可以作為化石保存下來，並揭示了這些微生物過去生活的信息。”一些微生物的脂質被廣泛用於重建過去的氣候。它們一直被神秘所包圍，因為我們不知道是哪些微生物在製造它們，在什麼條件下製造它們。這種信息的缺乏限制了這些分子重建過去環境條件的預測能力，”Sahonero說。

她的研究證明了哪些細菌產生了這些脂質，以及它們如何進化其基於脂質的外層以適應不斷變化的環境，進一步推進了我們更詳細地重建和預測氣候變化的能力。

氣候重建

脂質是細胞膜的分子構件，對每個微生物物種來說都是獨一無二的。”烏特勒支大學地球科學學院副教授、NIOZ高級科學家勞拉-維拉努瓦介紹說，它的作用就像指紋一樣，它們可以用來識別微生物遺體。古代微生物的脂質可以在古老的沉積物中找到。一旦這些來自過去的分子被分離、識別，並與目前活著的細菌群體相關聯，這些脂質就可以像”生物標誌物”一樣發揮作用。這些標誌物可以告訴我們古代地球的大氣和海洋狀況，因為我們從微生物的活體親屬那裡知道它們如何與環境互動。

在沒有氧氣的血清瓶中進行生長實驗的設置，以獲得用於全能分析（脂質組、轉錄組和蛋白質組）的樣本。資料來源：Diana Sahonero, NIOZ

誰製造了這些分子，如何製造的？

長期以來，人們不清楚究竟是哪種細菌在製造這些特定的脂質，稱為支鏈甘油二烷基甘油四醚（GDGTs）。這種類型的脂質經常被用於氣候重建。戴安娜和她的同事終於發現了形成這些脂質的細菌。而且還發現這些細菌實際上是如何製造這些脂質的。”這就像在乾草堆裡找一根針”，Sahoreno說。”從一開始，我們就知道我們必須用一種大規模的方法來回答這個問題。我們需要調查超過1850種蛋白質來確定製造這些脂質分子的微生物。”

形成跨膜脂質的細菌的熒光顯微鏡圖像，在這項研究中被用作模型生物。同時用DNA染料（DAPI）（左圖）和膜染料（FM4-64）（右圖）染色的Thermotoga maritima細胞。資料來源：Diana Sahonero, NIOZ

一旦研究人員知道目前哪些活的細菌會製造這些脂質分子，它們就可以被用來進行更準確的氣候重建。研究人員可以測量這些活的細菌與它們周圍的海水或大氣的相互作用。這些信息帶來了了一種”代理” – 將脂質分子的細節（例如豐度）與環境的價值聯繫起來的鑰匙。這是根據古老的沉積物樣本重建過去環境和氣候條件的一個重要步驟。

生命的早期進化

“我們的研究表明，目前有許多種活著的細菌可以製造這些類型的膜脂。另外，我們發現這些細菌都局限於沒有氧氣的環境，”Sahonero說。”這項對細菌的古細菌類脂質的研究顯示了產生它們的這組微生物是如何在數十億年前進化出它們的脂質膜的。能夠一窺生命歷史的這一部分是非常奇妙的。直到現在，它大多是一個謎”。

下一步是什麼？

Sahonero和她的同事們的工作仍在進行。”現在我們知道哪些細菌形成了這些分子構件，我們了解它們是如何做到這一點的。下一步，我們需要找出這些分子的生產如何取決於環境因素，如水溫或pH值，然後，基於這些細菌脂質的代理可以被（古）氣候學家更有把握地使用。這為他們提供了新的可能性，以更詳細地重建和預測氣候變化”。