鉄を還元する細菌によって生成されるシデライトの形態学的、微細構造、およびその場の化学的特性

非模倣鉄還元菌（DIRB）は有機物または水素を酸化し、鉄鉄を還元して、マグネタイトやサイデライトなどのFe（II）を含む鉱物を形成します。ただし、広範囲に研究されたマグネタイトと比較して、シデライトの鉱化プロセスとメカニズムは不明のままです。ここでは、高度な電子顕微鏡とシンクロトロンベースのスキャン透過X線顕微鏡（STXM）アプローチの組み合わせにより、Shewanella oneidensis MR-4を使用した成長実験を介して生体系シデレイトの形態学的、構造的、および化学的特徴を詳細に研究しました。結果は、細胞の成長とともに、Fe（II）イオンがますます溶液に放出され、CO32と反応して、スピンドル、ロッド、ピーナッツ、ダンベル、および球体形状とマイクロメートルサイズのシデレライトミネラルを形成することを示しました。それらは、粒子の中心から扇動される多くの単結晶シデレイトプレートで構成されています。さらに、STXMはシデライト内のFHと有機分子を明らかにしました。これは、シデレイトの結晶がFH有機分子コアの周りに集合し、半径方向に成長し続ける可能性があることを示唆しています。この研究では、DIRBによって誘発される連続した多段階成長プロセスによるシデレライトの生物線形化とアセンブリを示しています。また、内部内部の特徴的な形状と有機分子の存在は、生物系シデライトの形態学的および化学的特徴である可能性があることを示しています。

Dissimilatory iron-reducing bacteria (DIRB) oxidize organic matter or hydrogen and reduce ferric iron to form Fe(II)-bearing minerals, such as magnetite and siderite. However, compared with magnetite, which was extensively studied, the mineralization process and mechanisms of siderite remain unclear. Here, with the combination of advanced electron microscopy and synchrotron-based scanning transmission X-ray microscopy (STXM) approaches, we studied in detail the morphological, structural, and chemical features of biogenic siderite via a growth experiment with Shewanella oneidensis MR-4. Results showed that along with the growth of cells, Fe(II) ions were increasingly released into solution and reacted with CO32- to form micrometer-sized siderite minerals with spindle, rod, peanut, dumbbell, and sphere shapes. They are composed of many single-crystal siderite plates that are fanned out from the center of the particles. Additionally, STXM revealed Fh and organic molecules inside siderite. This suggests that the siderite crystals might assemble around a Fh-organic molecule core and then continue to grow radially. This study illustrates the biomineralization and assembly of siderite by a successive multistep growth process induced by DIRB, also provides evidences that the distinctive shapes and the presence of organic molecules inside might be morphological and chemical features for biogenic siderite.